Мониторинг экологического состояния озёр пустынского комплексного заказника нижегородской области

Настоящая работа проводилась в течение 10 лет слушателями летней школы "Юный эколог" Молодёжного экоцентра г. Арзамаса в Пустынском заказнике по мониторингу экологического состояния русловых карстовых озёр, активно использующихся в целях рекреации, Великого и Глубокого, представляющих уникальное природное богатство Нижегородской области. Из озера Глубокого также ведётся забор питьевой воды для водоснабжения города Арзамаса. Исследование гидрохимии и сообществ фито-, зоопланктона и зообентоса озёр показало, что их вода может быть отнесена к III классу качества вод, и пригодна для хозяйственного использования, рыболовства и рекреации. В июле наблюдается сильное цветение воды за счёт массового размножения сине-зелёных водорослей. Наметившаяся в 2007 году тенденция к улучшению ряда физико-химических показателей качества воды в 2008 году не подтвердилась. По ряду показателей произошли серьезные сдвиги, свидетельствующие об ухудшении экологической обстановки.

В настоящее время глобальные масштабы приобрела проблема пресной воды. Общее количество воды на Земле составляет около 1400 млн. куб. км. Из общего количества 97,5% приходится на соленую воду Мирового океана. Пригодной для использования человеком является чуть более 2% всей воды. Из этой воды около:

- 69% - снега и льды Антарктики и Гренландии,

- около 30% - подземные воды,

- 0,12% поверхностные воды рек и озер.

За прошедшие 100 лет потребление воды увеличилось в 6 раз, а прирост населения только в 2 раза. Водные экосистемы очень сильно деградируют. Чистой воды не хватает. Причины всем хорошо известны: неконтролируемый рост различных загрязнений - сельскохозяйственных, промышленных, бытовых, транспортных; продолжающееся экстенсивное использование водных ресурсов. Одной из серьезнейших проблем последних лет стало загрязнение подземных вод. Неумеренное применение пестицидов и минеральных удобрений привело к тому, что они в большом количестве проникли в грунтовые воды. По данным Декларации тысячелетия ежегодно нашу планету загрязняют примерно 2 тысячи кубических метров сточных вод, и 1,7 миллиарда человек страдают от дефицита пресной воды. А. В. Яблоков (2005) говорит о том, что в России 12-14% водных экосистем (реки, озера) находятся в относительно здоровом состоянии, 60% - подвергаются экологической опасности и 26-28 % полностью деградированы. Основные загрязнители поверхностных вод – нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения металлов, пестициды и многое другое. До нормального качества очищается лишь 105 вод, требующих очистки. Каждый второй житель нашей страны использует питьевую воду, не соответствующую гигиеническим требованиям.

Пустынские озера – жемчужина Нижегородской области являются местом забора вкусной мягкой питьевой воды для города Арзамаса с 1962 года. С того времени серьезно нарушен гидрологический режим озер, водосборная территория подвергается усиленному антропогенному воздействию в первую очередь со стороны туристов. Для разработки мер стабилизации экологического состояния водной экосистемы озер необходимо проведение мониторинговых исследований. Настоящая работа выполнена автором в течение 4 лет (2005, 2006, 2007 и 2008 годы) в рамках программы мониторинга Пустынских озер, проводимого Молодежным экологическим центром с 1998 года.

МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ: озёра Великое и Глубокое Пустынского природного заказника (с. Старая Пустынь Арзамасского района Нижегородской области)

БАЗА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ:

Биологическая станция ГОУ ВПО «Арзамасский государственный педагогический институт им. А. П. Гайдара».

ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ:

4 – 17 июля 2005 г. , 3 – 13 июля 2006 г. , 9 - 23 июля 2007 г. , с 4-6 июля 2008 г.

ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ:

2005 г: весь период исследований стояла жаркая, сухая погода; ветер слабый юго-восточный; преобладавшие температуры воздуха днём - +25°С, ночью - +16 - 18°С.

2006 г: весь период исследований стояла жаркая, сухая погода; температура воздуха днём - +25 - 30°С, ночью - +18 - 20°С.

2007 г: с 9 по 15 июля дневные температуры не превышали + 20-24°С, с 16 по 23 температура повысилась и в некоторые дни доходила до 26-28°С. За весь период было 4 дождливых дня, которые пришлись в основном на первую неделю.

2008 г: дневные температуры + 20-24°С. , переменная облачность, временами небольшие дожди.

ГИПОТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЯ:

Интенсивный водозабор, несанкционированный туризм привели к нарушению экосистемы озер, к ухудшению качества когда-то очень вкусной питьевой воды.

АКТУАЛЬНОСТЬ. В настоящее время экологическое состояние озёр можно считать близким к критическому. Для предотвращения гибели столь привлекательного природного комплекса необходима система мер, в первую очередь, связанная с организацией туристической деятельности через создание Национального или Природного парка. Комплексные исследования физико-химических параметров воды и состояния гидробионтов (беспозвоночных, водорослей и рыб) двух самых крупных и наиболее широко используемых для рекреации и хозяйственных нужд озёр Великого и Глубокого в одной работе проведено впервые. Данные могут быть представлены в природоохранные организации города и области для оценки экологического состояния, как системы Пустынских озёр, так и всего природного комплекса.

МОНИТОРИНГ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Современная классификация мониторинга

Идея глобального мониторинга окружающей человека природной среды и сам термин появились в 1971г. в связи с подготовкой к проведению Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (1972).

Новый иллюстрированный энциклопедический словарь дает следующее определение понятию “мониторинг”: “это комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных частей, главным образом под влиянием человеческой деятельности (так называемого антропогенного воздействия)”.

По мнению Н. Ф. Реймерса (1982), мониторинг – “это слежение за какими-либо объектами или явлениями, в том числе биологического характера; в приложении к среде жизни – это слежение за ее состоянием и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для жизни людей, благополучия других живых существ, их сообществ, природных и созданных человеком объектов”.

В экологическом словаре, составленном С. Делятицким с соавторами (1993), под мониторингом понимается “система долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния изменения объектов”.

В настоящее время под термином «экологический мониторинг» понимается система наблюдения, контроля, оценки, прогноза состояния окружающей природной среды и информационного обеспечения процесса подготовки и принятия управленческих решений.

Работа в рамках ЮНЕП (глобальной системы мониторинга окружающей среды) ведется по пяти основным направлениям: мониторинг климата, мониторинг крупномасштабного переноса и осаждения загрязняющих веществ, мониторинг для целей здравоохранения, мониторинг возобновляемых природных ресурсов, мониторинг океана.

Существует несколько классификаций экологического мониторинга.

Классификация подсистем мониторинга

Мониторинг Мониторинг Мониторинг биотической живого человека подсистемы вещества

Мониторинг зооценоза, фитоценоза

Мониторинг ландшафта, почв

Мониторинг Мониторинг Мониторинг рельефа абиотической литосферы подсистемы

Мониторинг горных пород суши (мерзлых и талых)

Мониторинг горных пород шельфа

Мониторинг подземных вод

Мониторинг недр

(полезных ископаемых и среды)

Мониторинг Мониторинг ледников и снега гидросферы

Мониторинг вод суши

Мониторинг океана

Мониторинг атмосферы Мониторинг тропосферы

Мониторинг стратосферы

В зависимости от территории, охватываемой наблюдениями, Н. Ф. Реймерс (1982) подразделяет мониторинг на 2 уровня: глобальный и региональный. Глобальный мониторинг – слежение за общемировыми процессами и явлениями, включая антропогенные воздействия на биосферу. Региональный мониторинг – слежение за процессами и явлениями в пределах какого-либо региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы.

Д. Б. Гелашвили (1995) выделяет также локальный мониторинг, понимая под ним слежение за природными явлениями и антропогенными процессами на небольших территориях. Локальный мониторинг проводится в сильно загрязненных местах: городах, населенных пунктах, водных объектах и т. д. В связи с близостью к источникам загрязнения здесь обычно присутствуют в значительных количествах все основные вещества, входящие в состав выбросов в атмосферу и сбросов в водные объекты.

Т. Я. Ашихмина (2000) и ряд других авторов выделяют еще и наземный мониторинг, который осуществляется физико-химическими и биологическими (биоиндикационными) методами исследования компонентов природной среды (атмосферный воздух, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, растительность, животный мир, наземные и водные экосистемы в целом), на которые распространяется антропогенное воздействие.

По объектам наблюдения различают геофизический и биологический экологический мониторинг. Геофизический мониторинг состоит в наблюдении, контроле, оценке и прогнозе состояния и изменений геофизической среды (как совокупности физических процессов и свойств определенного участка земли), т. е. абиотической составляющей биосферы как в микро -, так и в макромасштабе, а также в изучении реакции крупных систем: погоды и климата.

Основными задачами биологического мониторинга являются определение состояния биотической составляющей биосферы, ее отклика, реакции на антропогенное воздействие, определение функции состояния и отклонения этой функции от нормы на различных уровнях организации биосистем.

Д. Б. Гелашвили (1995) предлагает следующую структуру биомониторинга.

Уровни организации Виды биомониторинга субклеточный генетический клеточный биохимический организменный физиологический популяционный экологический биоценотический

Биоиндикация как один из методов экологического мониторинга

Биоиндикация рассматривается как “способ оценки антропогенной нагрузки по реакции на неё живых организмов и их сообществ”. Живые организмы, по наличию, состоянию и поведению которых можно судить о степени изменения окружающей природной среды, в том числе о присутствии загрязняющих веществ, называются биоиндикаторами.

Понятие «биоиндикация» имеет свою историю. О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали ещё ученые Древнего Рима и Древней Греции. В России в рукописях XV-XVI веков уже упоминались такие понятия, как “лес пашенный” и “лес непашенный”, то есть участки леса пригодные под пашню и непригодные. В трудах М. В. Ломоносова и А. Н. Радищева есть упоминания о растениях – указателях особенностей почв, подземных вод.

В XIX веке с развитием экологии растений была показана связь растений с факторами окружающей среды. О возможности растительной биоиндикации писал геолог А. М. Карпинский. Другой геолог – П. А. Ососков – использовал характер распределения растительных сообществ для составления геологических карт, а почвовед С. К. Чаянов – почвенных карт. Большой вклад в развитие биоиндикации внес русский ученый-почвовед В. В. Докучаев.

В начале XX века, в период, когда началось освоение окраин нашей страны биоиндикационные исследования, стали развиваться особенно интенсивно. Под биоиндикацией в эти годы в основном понимали регистрацию наличия или отсутствия того или иного явления (природного или антропогенного фактора среды), отмечая в терминах “есть” – “нет”. Но особую значимость проблема биоиндикации приобрела в настоящее время, так как не требует применения дорогостоящего оборудования, а предлагает использование биоиндикаторных организмов (растений, животных, грибов), перечень которых в настоящее время очень разнообразен.

Биоиндикатор – группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которых судят о естественных и антропогенных изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.

В соответствии с биологическими дисциплинами выделяют 6 групп биоиндикаторов.

1. Микробиология. Микроорганизмы быстро реагируют на загрязнение воды и почвы. Некоторые микроорганизмы особо чувствительны к определенным веществам.

2. Ботаника. Низшие растения, лишайники, грибы и многие высшие растения служат для обнаружения специфических загрязнений воздушного бассейна. Толерантные и индикаторные виды указывают на PH почв, их плодородие, концентрацию тяжелых металлов и т. д.

3. Зоология. Отдельные виды позвоночных и беспозвоночных животных, а также целых сообществ могут дать сведения о качестве окружающей природной среды.

4. Клеточная биология и генетика. Превосходными индикаторами являются клеточные и субклеточные (включая хромосомные) компоненты организма, адаптированные к определенным условиям природной среды.

5. Сравнительная физиология. Многие животные при появлении новых агентов в окружающей среде, изменяют свое поведение. Химические вещества, проникая в организм, оказывают влияние на функционирование важнейших систем и органов (иммунной, нервной и т. д. ), обеспечивающих гомеостаз (постоянство внутренней среды организма).

6. Гидробиология. Зоны распределения или спектр видов, чувствительных к качеству воды, отражают состояние водного бассейна и имеют большое значение в комплексном биомониторинге.

Т. Я. Ашихмина (2000) выделяет 2 уровня биоиндикационных исследований: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение анатомо-морфологических, физиолого-биологических свойств. На биоценотическом уровне учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.

В зависимости от целей биотестирования в качестве тест-объектов применяется широкий круг организмов: высшие и низшие растения, водные и наземные беспозвоночные, млекопитающие (особенно лабораторные животные: мыши, крысы, морские свинки). Наиболее полно методы биотестирования разработаны для гидробионтов.

При всей важности проведения оценки состояния окружающей среды (качества среды) на всех уровнях, с применением различных подходов (включая физические, химические, социальные и другие аспекты), приоритетной представляется именно биологическая оценка. Это объясняется тем, что именно состояние, самочувствие различных видов живых существ и самого человека является ключевым моментом и, в конечном счете, волнует всех нас в наибольшей степени. Таким образом:

В современных условиях обострения экологических проблем особую значимость приобретают методы слежения за состоянием окружающей среды. Среди этих методов важное место занимают методы биологического мониторинга, так как они позволяют оценить состояние живых организмов и степень антропогенного воздействия на различных уровнях организации биологических систем.

Одним из современных и доступных школьникам методов биологического мониторинга является биоиндикация. Преимущества этого метода состоят в следующем:

– высокая чувствительность;

– универсальность;

– не требует применения сложного оборудования;

– пригодность для оценки реальной природной ситуации;

– пригодность для широкого использования.

Мониторинговые исследования водных объектов

В настоящее время наиболее развита система биологического мониторинга поверхностных вод (гидробиологический мониторинг) и лесов. Однако даже в этих областях биомониторинг существенно отстает от мониторинга абиотических характеристик среды как по методологическому, методическому и нормативному обеспечению, так и по количеству наблюдений.

Оценка качества воды водоёмов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоёма. Любая водная экосистема, находящаяся в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются при воздействии антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов и, в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численностей слагающих их видов. Вода в природе не бывает абсолютно чистой, содержит многочисленные растворенные вещества, соли, щелочи, кислоты, газы, продукту отхода промышленных предприятий, нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Видовой состав и численность обитателей водоемов зависят от свойств воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями. Гидробионты не одинокого реагируют на изменение химического состава, общей минерализации, РН. К примеру, из всех беспозвоночных наиболее устойчивы как к снижению, так и к увеличению минерализации воды ракообразные. По ее данным вторичноводные беспозвоночные, как моллюски, так и насекомые, обладают по сравнению с первичноводными значительно меньшей устойчивостью к высокой минерализации. О влиянии РН среды, площади водоема и общей минерализации на зоопланктон говорят в своей работе М. Б. Иванов и Т. И. Казанцев (2006). Видовое разнообразие пелагического зоопланктона находится в зависимости от химического состава воды и площади водоема, таким образом, что экстремально низкие или высокие показатели РН и минерализации угнетающе действуют на зоопланктон. Наиболее сильное влияние оказывает РН среды, вторым по значению фактором можно считать площадь и глубину водоема. Большинство рыб переносят рН в диапазоне от 5 до 9, однако, оценивая значения рН, необходимо учитывать влияние этого показателя на вещества, токсичность которых зависит от рН (например, соединения аммония и серы). При интенсивном "цветении" воды рН обычно сдвигается в щелочную сторону, достигая 8-9 единиц и выше. Сдвиг рН в кислую сторону, повышает токсичность сульфидов. При снижении рН до 4 единиц и ниже, например, у рыб возникает ослизнение кожных покровов и жабр. Во многих озёрных экосистемах увеличение кислотности вод (понижение величины pH), привело к деградации популяций рыб и других гидробионтов. Исследования, проведённые в Швеции, показали, что при закислении озёр гибель их обитателей происходит в определённой последовательности: ракообразные, моллюски, лосось, форель, сиг, хариус и др.. Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной природной среде диапазон этих изменений строго ограничен. Природные воды и почвы обладают буферными возможностями, они способны нейтрализовать определенную часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что буферные способности природы не беспредельны. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9. 2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН=6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН=5. 5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН = 4. 5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

Железо присутствует в воде в двух формах: закисной и окисной. Соединения закисного железа растворимы в воде, однако они не устойчивы и при наличии кислорода быстро окисляются. Окисное железо мало растворимо и осаждается на дно и различные поверхности. Соединения железа накапливаются в грунтах, особенно если для водоснабжения применяют артезианские воды, богатые железом. В ряде регионов страны почвы богаты соединениями железа. В анаэробных условиях окисное железо восстанавливается, и образовавшиеся закисные соединения железа растворяются в воде. Закисное железо опасно для молоди рыб, так как при его наличии в воде на жабрах рыб развиваются железобактерии.

По изменению видового состава гидробионтов-беспозвоночных и наличию определенных индикаторных групп можно судить об экологическом состоянии водоемов. Принятая в РФ классификация качества воды водоемов и водотоков по биотическим показателям (ГОСТ17. 1. 3. 07-82) учитывает следующие характеристики:

(отношение общей плотности олигохет к общей плотности сообщества зообентоса (класс Oligochaeta – малощетинковые черви; многие их виды характеризуются повышенной устойчивостью к загрязнению и гипоксии, что определяет высокое абсолютное и относительное обилие олигохет в бентосе загрязненных водоемов);

(концентрацию в воде всех бактерий и отдельно сапрофитных, т. е. активно разлагающих органические вещества;

(индекс сапробности (в модификации Сладечека) по фитопланктону, зоопланктону, перифитону;

(биотический индекс Вудивисса.

В настоящее время в мировой практике используется свыше 60 методов мониторинга, включающих различные характеристики зообентоса. Наличие такого большого числа методов свидетельствует о том, что универсального, пригодного для всех случаев метода нет. Большинство из них разработано западноевропейскими учеными применительно к своим региональным условиям и должны быть предварительно адаптированы с учетом специфики российских водоемов и их фауны. Результаты применения методик исследователи стремятся выразить в виде некоторых количественных показателей – индексов. Видовой состав бентоса пресноводных водоемов изучен недостаточно, поэтому все методы мониторинга, требующие досконального знания фауны, имеют существенные ошибки, зависящие от степени изученности водоемов и квалификации исследователя. Вследствие этого, все более широкое распространение получают методы, не требующие точной видовой идентификации организмов (Баканов,2000). Биотический индекс вудивисса введен автором в краткой Trent Biotic Index и в расширенной Extended Biotic Index модификациях. Он был разработан для конкретного водотока (краткая модификация известна в литературе также как индекс реки трент), но широко применяется для оценки качества вод любых малых рек. В основу метода положено упрощение таксономической структуры биоценоза по мере повышения уровня загрязнения вод за счет выпадения индикаторных таксонов при достижении предела их толерантности на фоне снижения общего разнообразия организмов, объединенных в так называемые группы Вудивисса. В качестве индикаторных групп выбраны отряды веснянок, поденок, ручейников, два рода ракообразных (Gammarus, Asellus), а также олигохеты семейства Тиbificidae и хирономиды рода Chironomus. В таксономические группы Вудивисса входят: каждый вид плоских червей, класс олигохет (исключая род Nais), род Nais, каждый вид пиявок, моллюсков, ракообразных, веснянок, поденок, жуков, клопов, личинок двукрылых (кроме хирономид и мошек) вислокрылок, каждое семейство ручейников, семейства мошек, хирономид (кроме Chironomus thummi), личинка Chironomus thummi.

Основное достоинство индекса Вудивисса заключается в широкой доступности и простоте определения, так как он основан на учете любых представителей крупных, общеизвестных таксономических групп зообентоса. Основные недостатки индекса следующие:

1)балльная оценка качества воды;

2)искусственность выделенных градаций;

3)территориальная ограниченность применения (в конкретных водотоках структуру индекса приходится корректировать соответственно составу местного бентоса по усмотрению исследователя);

4)учет, в основном, только органического загрязнения.

Последний недостаток характерен для всей действующей нормативно-методической базы биологического мониторинга пресноводных экосистем. Практически все используемые показатели точнее всего отражают степень загрязненности водных объектов органическими веществами, что позволяет судить о развитии процесса эвтрофирования водоемов и водотоков.

Изучение видового состава водорослей и наличие сине-зеленых в воде так же может служить хорошим биоиндикационным методом исследования водных объектов. Изменения физических и химических параметров водоема влияют на видовой и численный состав живых организмов, которые в нем поселились. Одновременный мониторинг как физико-химических, так и биологических параметров водоема, необходимое условие оценки и прогноза его экологического состояния.

В качестве биондикаторов водных объектов можно использовать позвоночных животных, в частности плотву обыкновенную. В последнее время напечатано достаточно большое число работ по изучению экологического состояния какой либо экосистемы по показателям стабильности развития животных и высших растений. Этот метод получил название флуктуирующая асимметрия (ФА). В качестве биомаркеров в основной части работ широко используют зеленых лягушек (озерную и прудовую). В отдельных работах можно встретить использование в качестве биомаркеров животных и растений, которых нет в рекомендации Центра здоровья среды, к примеру, пчелу медоносную или рдест пронзеннолистный. Этот метод уже был использован школьниками и студентами для изучения экологического состояния Пустынского природного комплекса, как его наземной, так и водной сред обитания.

ОПИСАНИЕ МЕСТА ИССЛЕДОВАНИЯ

Общие сведения о Пустынском заказнике

Территория заказника находится в Серёже-Пьянском карстовом озерном районе. Карстующиеся известняки придали этой местности особый колорит: здесь много, помимо озёр, карстовых воронок и провалов. Естественно, такой уникальный природный комплекс не мог остаться без внимания и явился местом постоянных научных исследований преподавателей и студентов Нижегородского университета, Арзамасского пединститута, а в последние годы слушателей летней школы "Юный эколог" Молодёжного экологического центра г. Арзамаса.

По прихоти природы в Пустынском заказнике на границе подзон смешанных лесов с дубравами собрались воедино на небольшой территории почти все типы ландшафтов и биоценозов средней полосы Европейской части страны. В лесах можно увидеть почти все типы боров и ельников классической схемы академика В. И. Сукачёва. Из 1200 видов флоры Нижегородской области в Старопустынском комплексе произрастает не менее 700. Многочисленны представители беспозвоночных и позвоночных животных. Из 260 видов птиц области 160 встречаются на территории заказника.

55 видов представителей растений являются редкими и представляют интерес по своему географическому расположению: из них 3 вида (из 7 Нижегородской области) включены в Красную книгу СССР (1984) и 9 (из 50 видов флоры области) в сводку "Редкие и исчезающие виды флоры СССР" (1981). Среди животных краснокнижниками являются беркут, сапсан, скопа, выхухоль, махаон, подалирий и другие.

Основной достопримечательностью Пустынского заказника являются восемь глубоководных (до 14 м) озёр карстового происхождения, связанных в единую систему руслом реки Серёжи: Великое, Глубокое, Свято, Кругленькое, Паровое, Нарбус, Карасёво. Озёра привлекают внимание исключительной живописностью, богатством животного и растительного мира, необычайностью своего происхождения. Они возникли в результате карстовых процессов в русле реки и на прилегающей территории. Связанные между собой руслом и протоками, подобно голубому ожерелью, они протянулись в присерёженских лесах на 7 км. Форма озёр разнообразна: от круглой и продолговатой до лопастной. Правый берег у них чаще высокий, местами обрывистый.

По берегам озёр и в воде до глубины 3 м развита водная и прибрежная растительность. От берега и вглубь воды различают следующие пояса: осоки острой, манника большого, тростника и тростянки, камыша озёрного, кубышки и кувшинки с примесью рдеста плавающего, рдестов пронзёнолистного и блестящего. Кроме того, мозаичные заросли образуют стрелолист обыкновенный, телорез, хвощ приречный, ежеголовник простой, ситняк болотный, сусак зонтичный, калужница болотная. Есть реликтовые растения межледникового периода – водяной орех (Красная книга СССР) и каулиния, или наяда малая, а также редкие – роголист крылатый, тростянка овсяничевая, рдесты волосовидный, длиннейший и Фриса, повойнички: водяной перец и мокричный, болотник обоеполый, крестовник татарский и другие.

В Пустынских озёрах обнаружены представители всех отделов водорослей, кроме бурых. Видовой состав водорослей оригинален и включает такие редкие виды как харовая водоросль нителла, а также показатели чистой воды – красная водоросль батрахоспернум и зелёная драпарнальдия (этот род известен как характерный для озера Байкал). В планктоне озёр обнаружены инфузории из рода цихлотрихиум, которые характерны для крупных озёр с чистыми водами и являются редкими для Европейской части страны (по сообщению к. б. н. Т. Н. Арсланова).

На Пустынских озёрах в большом количестве гнездятся и кормятся утки. В отдельные годы на озере Свято в период пролёта отмечена концентрация стай кряковых уток общим числом до 800 – 900 особей.

Озера Великое и Глубокое

Озёра Великое и Глубокое (фото 1-2 прил. ) – объекты наших исследований – входят в систему из 8 карстовых озёр Пустынского природного комплекса. Озёра взяты под охрану как памятник природы решением облисполкома № 360 от 20. 05. 77. Площадь озёр 300 га. Там произрастают редкие и реликтовые виды растений. Озёра расположены на территории старейшего в Нижегородской области Пустынского заказника (1934) (рис. 1 прил. ). Озёра Великое и Глубокое в качестве объектов экологического исследования были выбраны не случайно. Во-первых, это наиболее доступные объекты особо охраняемых природных территорий (ООПТ) для проведения экологических исследований и природоохранительных мероприятий. Во-вторых, на берегу протоки из озера Великое в озеро Глубокое расположена биостанция Арзамасского педагогического института, на базе которой проходили летние школы "Юного эколога" Молодёжного экоцентра г. Арзамаса. Исполнитель данного исследования участвовала в 3 школах и прошла обучение по гидрохимическому, альгофлористическому, гидробиологическому, флористическому, фаунистическому, лихеноиндикационному, природоохранному направлениям, выполнила самостоятельные исследования, вошедшие в комплексную работу. В-третьих, озеро Великое, самое крупное из системы Пустынских озёр, стоит первым по течению реки Серёжи. Оно протокой связано с Глубоким, площадь которого (54 га) лишь немногим по величине уступает Великому (58 га), но превосходит его по глубине (более 10,5 м). На правом высоком берегу озера Великого расположена часть села Старая Пустынь, биостанция Нижегородского университета. На берегу озера Глубокого расположены поочерёдно по руслу биостанция АГПИ с небольшим посёлком в 10 домов, водозаборная станция, которая качает воду в водовод, идущий в город Арзамас и снабжающий его мягкой питьевой водой. Далее по берегу расположен противотуберкулёзный санаторий "Старая Пустынь" с небольшим посёлком. Между территорией биостанции АГПИ и водозабора есть участок берега, который интенсивно эксплуатируется в летнее время стихийными туристами. Он привлекает внимание относительно низким берегом и лучшим на всей системе озёр пляжем "Золотой мыс". В-четвёртых, велика антропогенная нагрузка на берега озёр из-за несанкционированного туризма, в последние годы имеющего большие масштабы, а также неразумной хозяйственной деятельности жителей села Старая Пустынь (распашка поймы, замочка лыка, строительство двух мостов через Серёжу и протоку на озеро Свято, которые привели к нарушению гидрорежима реки и озёр). Однако, до сих пор озёра богаты рыбой, по их берегам встречается большое количество видов птиц.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Физико-химические методы

Важная характеристика экосистемы озера – класс качества воды. Оценка качества воды водоёмов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Существуют также гравметический метод анализа воды, объемный, фотохимический, хроматографический, электрохимический, фотометрический и т. д. , но эти методы дорогостоящие и требуют специального оборудования. Биологический метод оценки – это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоёма. Актуальность гидроэкологического контроля обусловлена преимущественно биологической природой процессов самоочищения и ограниченностью возможностей гидрофизического и гидрохимического подходов, не позволяющих сделать заключение о последующих поступлениях и последствиях загрязнений, степени и характера их воздействия на обитающих в водоёме растительных и животных организмов и оценить меру нарушенности водоёма, его экосистемы под воздействием антропогенных факторов.

Для проведения исследований были выбраны простейшие методики, доступные для изучения проб воды в полевых условиях, не требующие применения дорогостоящих приборов и реактивов, однако, достаточно точные и показательные.

Методы определения физических параметров воды: проведены исследования температуры с помощью водного термометра в металлической оправе, прозрачности с помощью диска Секки, запаха согласно таблицам классификации запахов и оценки его интенсивности (табл. 8 и 9 в прил. ). Определение цветности воды шло согласно шкале, состоящей из 22 пробирок, заполненных цветной жидкостью от синего до коричневого цвета и пронумерованных от 1 до 11. С помощью синей или красной лакмусовых бумажек определяли реакцию среды, 5 % раствором KMnO4 – наличие органических веществ, 2 % раствором AgNO3 – хлорид-ионов, концентрированной азотной кислотой – солей железа, концентрированной уксусной кислотой и оксалатом аммония – солей кальция

Реакцию среды pH определяли электрометрически с помощью pH-метра (pH-340). В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный электрод. Измерительным электродом служил стеклянный электрод с водородной функцией. Шкала прибора градуирована в единицах pH от -1 до +14. точность измерения ± 0,05 единиц.

Проба воды ≈30 мл помещали в химический стакан и устанавливали на предметном столике. В исследуемую пробу воды погружали электроды. Показания прибора фиксировали примерно через 1 минуту после установления электродного равновесия на стеклянном электроде. В 2008 году проведено определение жесткости воды.

Определение жесткости воды

По ГОСТ 2974 – 82 допустимая жесткость воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения должна составлять не более 7 мг ∙ экв/л.

Соли, обуславливающие жесткость воды, не являются вредными для живых организмов, но наличие их в воде создает значительные трудности при ее использовании для хозяйственно-бытовых нужд. Определяли карбонатную (метилоранжем и титрованием рабочим раствором соляной кислоты); некарбонатную (временную) жесткость воды Жв ( по формуле: Жв= N(HCl) ∙ V(HCl) ∙ 1000/V(H2O), где N – нормальность рабочего раствора ; V(HCl) – объем раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование; V(H2O) – объем исследуемой воды); общую жесткость. (раствором щелочи, 20 мл 0,1Н раствора Na2CO3 и рассчитывали по формуле Жобщ = (N ∙ V – N1 ∙ V1) ∙ 1000/V(H2O)). При анализе воды определяют карбонатную и общую жесткость воды, а по их разности определяют некарбонатную (постоянную) жесткость воды: Жпост = Жобщ – Жв

Гидробиологические методы

Гидробиологические исследования проводили по трем параметрам: изучали видовой состав водорослей на живом материале с помощью микроскопа, видовой состав беспозвоночных и стабильность развития популяции плотвы обыкновенной. Среди определённых видов водорослей и беспозвоночных выделяли группы индикаторных организмов. Принадлежность исследованных водоёмов к определённому классу чистоты вод определяли по расширенному варианту индекса Вудивисса (EBI) (табл. 7, прил. ) и максимальной классовой значимости, где для индикаторных видов беспозвоночных определяли количество обнаруженных таксонов, умножали на величину индивидуальной классовой значимости, получали суммарную значимость таксонов каждого класса (по Грехему), для идентификации качества воды пользовались шестибалльной шкалой, принятой Росгидрометом.

В качестве современного метода исследования нами была выбрана флуктуирующая асимметрия, а биотестер – плотва обыкновенная. Сущность метода заключается в определение величины флуктуирующей асимметрии билатеральных морфологических структур. При использовании меристического (счетного) признака у каждой особи производится учет числа определенных структур слева и справа в указанных границах. Величина асимметрии вычисляется путем деления числа асимметричных признаков на общее их число у каждой особи, по формуле , где- ЧАПП, - число асимметричных признаков, - число признаков, - число особей, ЧАПП – частота асимметричного проявления на признак.

Для анализа Центр здоровья среды рекомендует брать особей в возрасте от одного года и старше, так как большинство используемых морфологических признаков формируются к этому возрасту и не подвержены дальнейшим возрастным изменениям. Рекомендуемый объем выборки - не менее 20 особей.

Для дальнейшей оценки состояния окружающей среды вычисляют интегральный показатель стабильности развития (сумма величин асимметрии особей, деленная на их число) сравнивали со стандартными пятибалльными шкалами для рыб. Для более точного вычисления показателя асимметрии мы использовали алгоритм свертки функций Д. Б. Гелашвили:

, где L – показатели промеров слева, R – показатели промеров справа

Однако, пятибалльная шкала оценки стабильности развития рыб и соответствие определенного состояния окружающей среды разработана только для результатов, обработанных по методике В. М. Захарова. При оценке экологического состояния водоемов, мы пользовались именно этой шкалой.

Пятибалльная шкала оценки стабильности развития для плотвы

Балл Величина показателя стабильности развития

1 < 0,30

11 0,30-0,34

111 0,35-0,39

1Y 0,40-0,44

Y >0,44

Определение качества окружающей среды по баллам

Стабильность развития в баллах Качество среды

1-ый балл - Условно нормальное

2-ой балл - Начальные (незначительные) отклонения от нормы

3-ий балл - Средний уровень отклонений от нормы

4-ый балл - Существенные (значительные) отклонения от нормы

5-ый балл - Критическое состояние

1-7 - меристические признаки:

1 - число лучей в грудных плавниках; 2 - число лучей в брюшных плавниках;

3 - число лучей в межжаберной перегородке; 4 - число жаберных тычинок на 1-й жаберной дуге; 5 - число глоточных зубов; 6 - число чешуй в боковой линии;

7 - число чешуй боковой линии, прободенных сенсорными канальцами.

* У плотвы не учитывается признак 5 в связи с направленностью асимметрии этого признака.

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОЗЕР ВЕЛИКОЕ И ГЛУБОКОЕ

Результаты исследования

Троекратный в каждом исследованном году отбор проб воды был проведён в 3 станциях каждого озера (Великое и Глубокое): у левого и правого берегов и в середине озер. Физические свойства воды (температуру, запах, прозрачность) определяли в момент взятия проб с лодки. Отбор проб бентосных беспозвоночных проводили только у правых берегов озер не менее 10 ежегодно, первичную обработку материала проводили непосредственно на берегу. Дальнейшие изучение проб (гидрохимический состав, альгофлора, беспозвоночные) проведено в лаборатории. Для исследования стабильности развития плотвы отлов вели в озере Великом на удочку. Из всех уловов рыб выбирали только двухгодовалых особей по 20 ежегодно (возраст определяли по чешуе). Всего за период изучения экологического состояния воды озер было обработано 72 пробы воды, 40 проб беспозвоночных и 80 особей плотвы обыкновенной. Результаты исследований физико-химических и гидробиологических параметров сведены в таблицы 4 и 5, в которых представлены данные автора за 2005, 2006, 2007 и 2008 годы и данные Молодежного экологического центра за 2000 год, и рисунках 2 и 3.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ВОДЫ ОЗЁР ВЕЛИКОЕ И ГЛУБОКОЕ ПУСТЫНСКОГО ЗАКАЗНИКА

Параметр воды Озеро Великое Озеро Глубокое

2000г 2005г

2000г 2005г 2006г 2007г 2008 г 2000г

Характер водоёма мезосапробный мезотрофный мезосапробный мезотрофный

Степень антропогенного влияния на берега сильная очень сильная очень сильная

Для проведения расчетов ФА двухгодовалые особи плотвы в лаборатории изучили по 5 предложенным Центром здоровья среды параметрам (рис. 1) с составлением таблиц значений (табл. 6 по тексту и табл. 1 -5 в прил. ).

Для сравнения изменений стабильности развития в разные годы мы выбрали выборки с крайними значениями интегральных показателей стабильности развития (2006 и 2007 годы). Достоверность различия этих показателей вычисляли с использованием критерия Стьюдента (через компьютерную программу БИОСТАТ). Как показали наши вычисления, t= -0,176 при 95% доверительном интервале и числе степеней свободы = 38. Вычисление интегрального показателя стабильности развития алгоритмом свертки функций трех сравниваемых выборок. Приведено сравнение показателей стабильности развития плотвы, вычисленное двумя разными алгоритмами.

Вычисление интегрального показателя стабильности развития популяции плотвы из озера Великого в 2008 год

Гидробиологическая характеристика исследуемых озер

Состав водорослей озёр достаточно разнообразен и включает в себя представителей 6 отделов. Наиболее многочисленным оказался отдел зелёных водорослей – 9 родов и сине-зеленых - 11. Диатомовые водоросли были представлены 4 родами, золотистые – 3, пиррофитовые и эвгленовые – по 2 рода. Представители сине-зелёных в период массового размножения вызывали "цветение" воды. В 2007 году нами отмечено большое количество таких водорослей как анабена и микроцистис. В 2008 году в июле при исследовании видового состава водорослей двух озер более детально был изучен состав сине-зеленых водорослей. Отдел сине-зеленых водорослей был представлен 3 классами, 8 семействами, 11 родами и 15 видами, среди которых, как и в предыдущие годы, найдены анабена (4 вида) и микроцистис, кроме того 2 вида осцилляторий, которые встречаются как правило, в сильно загрязненных водоемах. Однако, исследование водорослей системы Пустынских озер (оз. Великое и Свято), проведенное с мая по октябрь 2006 г Петяевым А. и Широковой О. (2007), показало наличие 86 видов из 7 родов во обоих озерах и 64 видов в озере Великом.

Наибольшее число обнаруженных индикаторных беспозвоночных животных во все исследованные годы относилось к 3 и 4 классу качества воды (водяные клопы: водомерка, гладыш, плавт, гребляк, водяной скорпион; крупные двустворчатые и брюхоногие моллюски; пиявки, личинки стрекоз, ракообразное (водяной ослик), однако, в пробах 2000 года присутствовали и представители 2 класса (губка бодяга, клубчатая мшанка), которых мы не обнаружили ни в 2005, ни в 2006 годах, однако в 2007 году губка бодяга найдена в озере Глубоком (фото 4-7 прил. ). В 2008 году обнаружены ещё 3 таксона, относящиеся ко 2 классу - Плоские личинки поденок: Olyphotaelius, Pellucidus; Ручейник Rhyacophilay; речной рак. Общее число определенных видов беспозвоночных равно 50, что на 6 видов больше, чем в 2000 году. Большая часть беспозвоночных принадлежала к двум таксономическим группам. Моллюски составили по численности 12 видов, членистоногие – 33 (список в прил. стр. 69). По разнообразию донных беспозвоночных индекс Вудивисса равен 11-12 (7), что соответствует чистым водам.

При обследовании правого берега озера Глубокое в местах стоянок туристов и в прибрежной зоне озера Великого у мыса Лихутина обнаружили места массовой гибели двустворчатых моллюсков в результате анаэробных заморов во все годы исследования.

Физико-химические показатели качества воды озёр

Изучение физических и химических параметров вод озер в 2007 году показало, что произошло некоторое изменение в сторону стабилизации ряда показателей и смешению их в лучшую сторону. Так прозрачность вод увеличилась в 2007 году в сравнении с предыдущим 2006 у озера Великого в 2,6 раза, у озера Глубокого – в 1,4 раза. Она стала выше даже в сравнении с 2000 годом соответственно в 1,5 и 1,3 раза. В то же время, прозрачность воды озера Глубокого остается на более высоком уровне и в 2007 году превышает этот показатель Великого в 1,06 раза. Однако, картина резко изменилась в 2008 году. По погодным условиям лето 2008 года принципиально не отличалось от 2007, более того, июнь был несколько прохладнее. Однако, в июле 2008 существенные изменения в худшую сторону претерпели такие показатели как прозрачность (рис. 3), водородный показатель.

В 2007 году количество растворимых органических веществ резко уменьшилось в оз. Глубоком, отсутствовали в оз. Великом. Меньше стало ионов железа, в Великом в 2007 году они совсем не обнаружены. В озере Глубоком в пробах воды за все анализируемые годы количество ионов железа всегда было больше. РН вод колебался в пределах 5 – 7, причем закисленная вода с РН 5 обнаружена только в 2000 году в озере Глубоком. Однако, уже к 2005 году ситуация в нем улучшилась, и РН воды стал соответствовать природным водам. В 2008 году количество органических веществ в Глубоком осталось на том же уровне, что и в 2007, в то время как в Великом их стало много. В период забора проб у Королевского пляжа (Биостанция ННГУ) вода имела коричнево-маслянистый цвет с синим отливом на солнце. Именно там в пробах воды и были обнаружены, кроме сине-зеленых водорослей - микроцистиса и анабены, ещё и токсичных 2 вида осцилляторий (Oscillatoria lacustris Geitl. и O. princeps Vauch. ). Изменился и водородный показатель вод. Более точные его измерения с помощью РН-метра показали, что этот параметр состояния водной среды смещается в сторону защелачивания, что происходит при сильном «цветении» воды.

Наши исследования степени антропогенной нагрузки на озёра заключались в изучении захламлённости прибрежной зоны правых берегов: озеро Великое – от мыса Лихутина до биостанции АГПИ; озеро Глубокое - от биостанции АГПИ до водонасосной станции. Учёт, проведённый в стометровых береговых зонах, выявил на берегу озера Великое 300 единиц мусора, на озере Глубокое – 250, среди которого были обнаружены обувь, бумага, бумажные упаковки, стекло, жестяные банки, пластиковые бутылки и полиэтиленовые пакеты. В зоне стихийного отдыха туристов на берегу озера Глубокого свалка мусора, которая появилась в 2006 году, в 2007 была убрана. Однако, туристы устраивали свалки возле контейнеров местных жителей и вдоль дороги. Необходимо особо отметить очень сильные разрушительные последствия Всероссийских туристических соревнований «Родные просторы», которые проходили с 19 июля 2007 года, когда приехало около 900 участников. Палаточные городки разбили не только практически по всему берегу Глубокого, но и в молодом лесу, а мусор не закопали и не сложили к контейнерам, оставив после себя крайне неприглядное зрелище. В 2008 году в июне при прохладной погоде количество отдыхающих было невелико, однако в начале июля, когда проходило взятие проб, погода благоприятствовала отдыху, и вновь и на мысе Лихутина, и на всем доступном берегу Глубокого выстроились машины с отдыхающими, запылали костры через каждые 3-4 м друг от друга. Отдыхающие продолжали кататься на скутерах и моторных лодках, водных лыжах. Неоднократно скутеры переворачивались, после чего на воде оставались пятна бензина.

Обсуждение результатов

Сравнительный анализ результатов исследования экологического состояния озёр Великое и Глубокое, связанных между собой широкой протокой, показал их сходное состояние и соответствие класса качества воды III. Вода этого класса характеризуется как удовлетворительной чистоты, которую можно использовать для рыболовства, орошения, рекреации, в технических целях и в качестве питьевой (что очень важно в связи с водозабором из озера Глубокое), но и после дополнительной бактериологической и токсикологической очистки. Наличие сине-зелёных водорослей (анабена, микроцистис, афанизоменон, осциллятории) свидетельствовало о загрязнённости вод озёр органическими веществами, что подтвердили и гидрохимические методы исследования.

Изменения физическо-химических параметров двух озер за последние годы колебалось значительно то в сторону некоторого улучшения параметров (2007 г), то резко ухудшалось (2008). Если прозрачность вод увеличилась в 2007 году в сравнении с предыдущим 2006 у озера Великого в 2,6 раза, у озера Глубокого – в 1,4 раза, то в 2008 году в Великом она стала меньше в сравнении с предыдущим годом в 2,7 раза и достигла уровня 2006 года по этому показателю. В озере Глубоком этот показатель уменьшился в 2 раза и был меньше, чем за все годы исследования. Близкий к этому низкий показатель прозрачности отмечен в этом озере в 2005 году, в тот период времени он составил 76 м.

Запах вод болотный, легко обнаруживаемый (3), однако в ряде проб 2000 и 2007 годов в озере Глубоком запах был сероводородный, довольно значительный (3, 4), возможно был связан с массовым развитием анабены, дающей запах "свинарника". В 2007 и 2008 годах такой же запах обнаружен и в Великом. Колебание водородного показателя в пределах нормы переносимости всех гидробионтов и никаких резких отклонений мы не выявили с 2000 по 2007 годы, однако более точные измерения данного параметра в 2008 году показали, что вода в озере Великом резко изменилась в сторону защелачивания, защелачивание произошло и в Глубоком. Возможно, это связано с возросшей точностью исследования, однако, и само состояние воды, интенсивное цветение повлияли на результаты исследования.

Показатели жесткости воды, соответствовавшие 5,2 для оз. Великого и 5,4 для Глубокого маркируют воду как средней жесткости. Несколько более высокий показатель жесткости воды в озере Глубоком, видимо, связан с большей глубиной озера, большим содержанием ионов Са в силу природных карстовых процессов, связанных с происхождением самих озер.

Жёлтый цвет вод в обоих озёрах может быть связан с повышенным содержанием солей железа и гуминовых кислот. Как показывают наши исследования, прозрачность воды озер в 2007 году значительно повысилась. Такому явлению, возможно, способствовал достаточно высокий уровень воды и прохладный июнь, когда не было пресса отдыхающих и «цветения» воды. Снизилось и количество органических веществ в озерах к 2007 году. Однако, несмотря на относительно одинаковые погодные условия в 2007 и 2008 годах, в последнем картина изменилась на противоположную.

Анализ собранного материала беспозвоночных животных показал присутствие всех индикаторных групп, начиная с первой, однако по классовой значимости преобладали беспозвоночные, маркирующие III класс качества воды, однако по разнообразию беспозвоночных индекс Вудивисса показывает лучшее состояние воды. Следует признать, что в научной литературе мы обнаружили разночтения по поводу выделения групп беспозвоночных для расчета этого индекса. Так, ряд авторов считает, что при обнаружении хотя бы одного вида моллюсков, клопов, насекомых их нужно принимать за самостоятельную группу.

Стандартная разборка бентосных организмов

Группа Достаточный предел определения (=1 группа)

Губки Отряд

Кишечнополостные Отряд

Круглые черви Класс

Плоские черви Класс

Кольчатые черви (кроме пиявок) Класс

Пиявки Вид

Моллюски Вид

Мшанки Отряд

Высшие раки Вид

Пауки Вид

Клещи Отряд

Стрекозы Вид

Поденки Вид

Веснянки Вид

Клопы Вид

Жуки Вид

Сетчатокрылые Вид

Вислокрылки Вид

Ручейники Семейство

Комариные (кроме звонцов) Род

Звонцы Семейство

Двукрылые (остальные) Вид

В то же время другая группа авторов считают, что группы составляют следующие организмы: часто встречающиеся и легко определяемые виды плоских червей, пиявок, водных клещей, жуков, ракообразных, личинок веснянок, подёнок, двукрылых, Baetis rodani (подёнка), Chironornus thummi (мотыль). Кроме них в понятие “группа” входят ручейники, хирономиды и симулииды, определяемые до семейства, и сетчатокрылые, определяемые до вида. Согласно первому выделению групп все виды бентосных беспозвоночных озер составляют 40 групп, что соответствует 12 баллу расширенной шкалы Вудивисса, или очень чистым водам по 6-балльной шкале, в то время, как согласно второму принципу выделения групп их будет всего до 15 или 7 балл шкалы Вудивисса и чистые воды (2 класс). Однако другие показатели характеристик наших водоемов (оценка класса качества вод по Грехему, табл. 12-13, прил; показатели стабильности развития популяции плотвы, наличие сине-зеленых водорослей и их обильное «цветение») свидетельствуют, что водоем скорее 3 класса или мезосапробный со склонностью к эвтрофии. Возможно, такие разночтения связаны с тем, что макрозообентос чувствителен, в первую очередь, к органическим загрязнениям, которые практически не выражены в связи с тем, что нет вблизи озер источников таких загрязнений, как фермы, сточные воды и прочее. С другой стороны многие авторы считают невозможным использование индекса Вудивисса для стоячих водоемов (озера, пруды, крупные водохранилища), так же, по мнению Е. В. Балушкиной [1987], “к недостаткам метода можно отнести недостаточную корреляцию группы с численностью входящих в нее животных, вследствие чего завышается значение очень малочисленных групп”.

Как и в предыдущие годы, наиболее разнообразно в озёрах представлены моллюски и членистоногие, реже встречались клубчатая мшанка, белая планария, малый прудовик, пузырчатая улитка, водяной ослик, сида, рясковая огнёвка, большой водолюб, беззубка. Отмеченная гибель двустворчатых моллюсков в значительном масштабе представляла собой результат негативного воздействия, связанного в первую очередь с причаливанием лодок. Она способно повлечь за собой изменения в структуре сообщества, а, следовательно, вызвать нарушения в экосистеме в целом. Поскольку озеро Глубокое представляет собой зону забора воды, то особенно важно стабильное функционирование экосистемы, предотвращение загрязнения воды.

Видовой состав фитопланктона исследованных озёр разнообразен. Были определены 31 родом водорослей, принадлежащих к 6 отделам. В последние годы особое внимание было уделено выявлению индикаторных видов. Среди сине-зелёных водорослей выделены следующие доминанты: анабена и микроцистис в обоих озерах. В период исследования они доминировали и вызывали "цветение" воды, однако, оно началось со второй половины июля, и в период нашего пребывания было относительно небольшое, особенно в озере Глубоком в 2007 и сильное в 2008 годах. Более того, в 2008 обнаружен еще один индикатор загрязнения водоема – осциллятория.

Исследование стабильности развития двухгодовалых особей плотвы проведено двумя алгоритмами: по Захарову и по Гелашвили (сверткой функций). Оказалось, что соотнесение интегрального показателя стабильности развития и качества водной среды в баллах по Захарову, показало среднюю степень нарушения экосистемы и соответствие её состояния III баллу из пятибалльной шкалы во все годы исследования. Сравнение двух интегральных параметров за 2006 (0,39 наибольший) и 2007 (0,36 наименьший) годы показало статистическую недостоверность их различия (табл. 6, прил. ). Однако вычисление этих показателей алгоритмом свертки функций по Гелашвили показало их значительную разницу. Несмотря на то, что по Захарову интегральный показатель ФА в 2007 и 2008 году был одинаков, при вычислении этого показателя алгоритмом свертки функций мы получили различие в 2 раза (в 2008 году больше, чем в предыдущем) (рис. 2). Возможно, это более точно показывает на тенденцию ухудшения экологической обстановки в озере Великом (рис. 1 прил. ). Учитывая возраст рыбы (двухгодовалый) вычисленный нами показатель 2007 и 2008 годов маркировал состояние воды в 2005 и 2006 годах соответственно. Определительной шкалы для второго алгоритма не существует, потому при определении степени нарушенности водной экосистемы мы пользовались бальной шкалой В. М. Захарова. Сравнение же интегральных показателей выборок плотвы озера Великого за несколько лет (рис. 5), вычисленных алгоритмом Захарова, показало стабильность его и колебание в пределах третьего балла.

Рис. 5 Межгодовые колебания показателя стабильности развития плотвы из озера Великого .

Изучение флуктуирующей асимметрии внешних признаков плотвы проведено на особях, выловленных в озере Великом. В силу единства всей экосистемы озер и нахождения озера Глубокого ниже по течению, видимо сходный показатель должен быть у выборки плотвы из Глубокого, что следует проверить в дальнейших исследованиях. Необходимо отметить достаточно редкое использование рыбы для исследований методом ФА в силу ряда ограничивающих факторов, в первую очередь – одинакового возраста особей одной выборки.

По комплексу биоиндикационных показателей как и в прежние годы в 2007 и 2008 годах оба водоёма можно было охарактеризовать как мезосапробные, мезотрофные с переходом к эвтотрофности (заболачиванию). Несмотря на ежегодно возрастающую степень антропогенной нагрузки на озера, они находятся в удовлетворительном состоянии: их параметры как физико-химические, так и гидробиологические подвержены значительным межгодовым колебаниям, что связано не только с антропогенным фактором. В 2007 году по некоторым показателям наметилась тенденция к улучшению, в 2008 она изменилась на обратную. Но чтобы избежать превращения Пустынских озёр в большое болото, необходимо срочно ограничивать туризм, прекратить застройку берегов, провести очистку берегов и прибрежной зоны от мусора.

Мониторинг экологического состояния озёр Великое и Глубокое, в период 2000 - 2008 гг показал следующее.

1. Состояние воды озёр может быть оценено как относительно удовлетворительное, а экологическое состояние озер как напряженное, близкое к критическому.

2. Прозрачность воды в озере Глубоком на протяжении 2005-2007 годов, выше, чем в озере Великом, что вполне объяснимо более высокой проточностью и глубиной, меньшей степенью «цветения» воды и меньшим содержанием взвешенных частиц в этом озере.

3. По комплексу показателей стабильности развития популяции плотвы обыкновенной и физико-химическим характеристикам, экологическое состояние озера Глубокого более благоприятно, чем озера Великого

4. Сравнение данных 2 последних лет показало тенденцию к значительным колебаниям физико-химических параметров воды. В 2007 году некоторое улучшение ряда показателей, характеризующих экологическое состояние вод озер (повышение прозрачности в 2,6 и 1,4 раза у Глубокого и Великого, обнаружение губки бодяги, менее интенсивное «цветение» воды) и резкое изменение этих показателей в худшую сторону в 2008.

5. Использование плотвы как биоиндикатора экологического состояния вод озер показало среднюю степень нарушенности популяции, маркирующее среднюю степень отклонения экосистемы от условной нормы. Сходный показатель класса качества воды определен так же по индикаторным группам беспозвоночных.

6. Воду озёр можно использовать для рыболовства, орошения, рекреации, в хозяйственных целях и для водопользования, но после дополнительной бактериологической очистки.

7. Антропогенная нагрузка на берега и сами озера возрастает ежегодно и для предотвращения дальнейшего ухудшения экологического состояния озёр необходимо принимать срочные меры по ограничению интенсивности туризма.

Шкала интенсивности запаха воды

Интенсивность Характеристика запаха Балл

Никакого Запах не ощущается 0

Очень слабый Запах обнаруживается только опытным наблюдателем, а вы его не чувствуете 1

Слабый Запах обнаруживается только тогда, когда на него кто-то обратит внимание 2

Заметный Запах, который вы сразу замечаете 3

Отчетливый Запах привлекает внимание и заставляет отказаться от питья 4

Очень сильный Запах настолько сильный, что делает воду не пригодной для питья 5

ПРАВИЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАХА

1. Воздух в помещении, где проводят определение, должен быть без запаха.

2. Необходимо обеспечить отсутствие запаха от рук, одежды наблюдателя и т. д.

3. Одному и тому же лицу нельзя производить определение запаха в течение длительного времени, так как наступает привыкание к запаху.

СПИСОК ВИДОВ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ОЗЕР

Тип Моллюски Mollusca

Кл. Двустворчатые Bivalvia

1. Перловица Unio pictirum

2. Беззубка Anadonta cygnea

3. Шаровка роговая Sphaerium corneum

Кл. Брюхоногие Gastropoda

4. Обыкновенный прудовик Limnaea stagnalis

5. Малый прудовик Limnaea truncatus

6. Ушковый прудовик Limnaea auricularis

7. Катушка роговая Planorbis carinatus

8. Катушка скрученная Planorbis contortus

9. Физа ключевая Phusa fontinalis

10. Затворка Valvata piscinalis

11. Лужанка обыкновенная Viviparus viviparous

12. Живородка болотная Viviparus contectus

Тип Членистоногие Artropoda

Кл. Насекомые Insecta

Отр. Жесткокрылые Coleoptera

13. Плавунец окаймленный Dytiscus marginalis

14. Водолюб малый Hydrophilus caraboides

15. Плавунчик водяной Haliplus aqvoaticus

16. Вертячка-поплавок Gyrinus natator

Отр. Клопы полужесткокрылые Hemiptera

17. Водяной скорпион Nepa cinerea

18. Ранатра Ranatra linearis

19. Плавт обыкновенный Iliocorys cimicoides

20. Гладыш обыкновенный Notonecta glauca

21. Гребляк – крошка Corixidae

22. Водомерка большая Gerridae

23. Водомерка прудовая Hydrometra gracilenta

Отр. Двукрылые Diptera

24. Личинки мошек (сем. Simuliidae)

25. Личинки кровососущих комаров ( Сем. Culicidae)

Отр. Стрекозы Odonata п/отр. Равнокрылые Zygoptera

26. Личинки стрекоз Люток Lester sp.

27. Личинки стрекоз Стрелок Coenagrion sp.

28. Личинки стрекоз Красоток Calopteryx virgo п/отр. Разнокрылые стрекозы Anisoptera

29. Личинки сем. Настоящие стрекозы Libellula sp.

30. Личинки сем. Дедки Gomphidae

Отр. Поденки Ephemeroptera

31. Личинки поденки обыкновенной

Отр. Ручейники Trichoptera

З2. Личинки свободноживущих ручейников сем. Риакофилиды Rhyacophilidae

33. Личинки сем. Молаиды Molannidae

34. Личинки ручейника лимнофилюс Limnophilus sp.

Тип Плоские черви Plathelmintes

35. Молочно-белая планария Dendrocoelum lacteum

Тип. Кольчатые черви Annelida

Кл. Пиявки Hirundinea

36. Пиявка большая ложноконская Haemopis sanquisuga

37. Пиявка малая ложноконская Herpodbella octoculata

38. Пиявка рыбья Piscicola geometra

39. Пиявка улитковая Glossiphonia complata

Тип. Членистоногие Arthropoda

Кл. Паукообразные Arachnida

40. Паук серебрянка Argyroneta aquatica

41. Паук – доломедес Dolomedes fimbriatus

42. Водяные клещи Hydracarina

Кл. Ракообразные Crustacta

Отр. Веслоногие Copepoda

43. Циклоп Cyclopoida

Отр. Равноногие Isopda

44. Водяной ослик Asellus aquaicus

Отр. Десятиногие Decapoda

45. Речной рак узкопалый Astacus leptodactylus

Тип. Губки Spongia

46. Губка бодяга озерная Spongilla lacustris

47. Губка бодяга речная Spongilla fluviatilis

Тип. Мшанки Bryozoa

48. Мшанка клубчатая Plumatella fungosa

Тип. Кишечнополостные Coelenterata

49. Гидра обыкновенная Hydra vulgaris

Тип. Головохоботные Cephalorhyncha

50. Волосатик Gordius aquaticus

- Биостанция АГПИ

- места взятия проб воды