Геоінформаційна система екологічного моніторингу екосистем малих водосховищ. Одним із пріоритетних напрямів природоохоронної діяльності є вдосконалення існуючих і впровадження нових принципів та методів оцінки екологічного стану водних об'єктів, екологічного нормування антропогенного навантаження на гідроекосистеми різного типу. Дієвим кроком на цьому шляху є формування геоінформаційної системи екологічного моніторингу водних об'єктів.

Застосування геоінформаційної системи, яка представляє собою сучасну інтегровану інформаційну технологію, уможливило проведення картографування досліджених 56 малих водосховищ Степової зони України, здійснення їх візуалізації у ландшафтному оточенні з погляду оцінки джерел водопостачання, площі і характеру водозбору, рельєфу місцевості, ступеня антропогенної перетвореності (урбанізованості) прилеглих територій, наявності лісових масивів, сільськогосподарських угідь.

ГІС екологічного моніторингу супроводжується базою даних на кожний водний об'єкт, яка має об'єктивно-орієнтовану організацію, аналіз і відображення електронних таблиць та паспортної атрибутної інформації стосовно морфо-гідрологічних, гідрохімічних і гідробіологічних параметрів, інтегрованої екологічної індексації екосистем малих водосховищ.

Розроблене інформаційне середовище екологічної оцінки стану екосистем малих водосховищ як модельне використовується у навчальному процесі і є основою спеціальної підготовки майбутніх фахівців у сфері охорони довкілля та раціонального використання водних ресурсів.

Таблиця 7 Еколого-трофічна класифікація малих водосховищ різного цільового призначення

Концепція раціональної експлуатації малих водосховищ. Стосовно малих водосховищ як техногенних акваторій з їх специфічним походженням і формуванням гідроекосистеми водоохоронна діяльність повинна мати своєрідний характер і будуватись за схемою, яка істотно відрізняється від аналогів, застосовуваних для природних водних об'єктів. Суть цієї схеми полягає у тому, що на базі малих водосховищ водоохоронні заходи мають здійснюватись не заради збереження природної структури і перебігу продукційно-деструкційних процесів, а з метою досягнення оптимального господарського ефекту залежно від цільового призначення водного об'єкта.

Одним із визначальних елементів у схемі водоохоронних заходів щодо малих водосховищ має бути раціональне господарське використання біопродукційного потенціалу, яке слід спрямовувати насамперед на забезпечення і підтримання відповідної якості води, а також на отримання біомеліоративного і, як наслідок, рибогосподарського ефекту.

На підставі результатів багаторічного екологічного моніторингу гідроекосистем малих водосховищ Степової зони України, проведеного аналітичного і математичного аналізу отриманих даних, розробленої еколого-трофічної класифікації і створеної геоінформаційної системи, можна запропонувати стратегію водоохоронної діяльності, спрямованої на раціональну експлуатацію та реабілітацію цих техногенних водних об'єктів. У структурі управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності по відношенню до малих водосховищ виділено три аспекти: технологічний, біологічний і просторовий (рис. 4).

Технологічний аспект пов'язаний з оптимізацією гідрологічного режиму екосистем, має забезпечувати регулювання водообміну та підтримання нормального рівня води з метою акумуляції її технологічних об'ємів. Реалізація управління гідрологічним режимом кожного водного об'єкта має свої особливості залежно від цільового використання акваторії та рівня деградації гідроекосистеми.

Біологічний аспект передбачає здійснення контролю за перебігом продукційно-деструкційних процесів шляхом впровадження елементів біомеліорації. Відсутність у складі стихійно сформованих гідробіоценозів малих водосховищ ефективних споживачів органічної маси, що продукується на різних трофічних рівнях на фоні прогресуючої евтрофікації, призводить до утворення тупикових продукційних гілок, за якими відбувається поступове накопичення енергії у межах гідроекосистеми, утворення потужних детритних і мулових мас, посилення деструкційних процесів, особливо в анаеробних умовах, і, як наслідок, дефіцит розчиненого кисню, виділення сірководню. За такого сценарію перебігу продукційно-деструкційних процесів має місце вторинне автохтонне забруднення акваторій, що поступово призводить до кризової ситуації (рис. 5). Впровадження елементів біомеліорації шляхом цілеспрямованого формування штучних іхтіоценозів, представники яких подовжують трофічний ланцюг і здатні ефективно споживати надлишкову органічну масу кормових гідробіонтів, забезпечує утворення рибопродуктивної гілки продукційно-деструкційних процесів, що є передумовою реалізації специфічного напряму культивування риб - санітарної аквакультури.

Рис. 2 Стратегія прийняття управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності стосовно гідроекосистем малих водосховищ

Рис. 3 Сценарії розвитку продукційно-деструкційних процесів евтрофікованих гідроекосистем малих водосховищ

Особливо актуальними для Степової зони України є управлінські рішення, які формують просторовий аспект і мають бути спрямовані на організацію протиерозійних заходів на поверхні водозбору малих водосховищ. Винесення водоохоронних заходів на прилеглі території площі водозбору забезпечить протиерозійну стійкість агроландшафтів, дасть змогу створити ґрунтозахисні буферні зони, що істотно скоротить змив ґрунтових мас і забруднювальних речовин із площі водозбору та їх міграцію до екосистем малих водосховищ.

Запропонована стратегія керування водоохоронною діяльністю стосовно екосистем малих водосховищ формує комплексність сприйняття і вирішення проблеми оптимізації функціонування специфічних водних об'єктів, які знаходяться під зростаючим антропогенним тиском.

Комплекс компенсаційних водоохоронних та природоохоронних заходів щодо створення стабільних екосистем малих водосховищ

Ефективність впровадження відновної й раціональної експлуатації малих водосховищ полягає у забезпеченні гармонійного поєднання концептуальних позицій, які слугують теоретичним підгрунттям, з можливістю їх комплексної практичної реалізації в умовах конкретних гідроекосистем за просторовим, технологічним і біологічним аспектами.

Просторовий аспект передбачає проведення системи компенсаційних ландшафтних водоохоронних заходів на площі водозбору за двома напрямами з метою запобігання розвитку водної та вітрової ерозії, внаслідок яких до гідроекосистем надходять значні об'єми забруднювальних речовин (табл. 9).

Таблиця 8 Система просторових ландшафтних водоохоронних заходів на площі водозбору малих водосховищ

Розширення системи водоохоронних заходів, винесення їх за межі акваторій на прилеглі території площі водозбору дозволить істотно зменшити алохтонну компоненту міграції забруднювальних речовин, потужного впливу якої зазнають практично всі екосистеми малих водосховищ різного цільового призначення. Спектр реалізації компенсаційних водоохоронних заходів має включати сучасні збалансовані агротехнічні, агро-, лучно- і лісомеліоративні технології обробки землі, які здатні забезпечити протиерозійну сталість агроландшафтів.

Технологічний аспект водоохоронної діяльності безпосередньо пов'язаний з експлуатацією малих водосховищ за цільовим призначенням і передбачає регулювання гідрологічного режиму гідроекосистем з метою підтримання оптимального водообміну та нормального підпірного рівня, що дасть змогу запобігти стагнаційним явищам, які є передумовою деградаційних процесів (табл. 10).

Особливої актуальності набувають водоохоронні заходи біологічного блоку, здатні здійснити реабілітаційний вплив на будь-яку гідроекосистему. Передумовою реалізації біологічного аспекту щодо поліпшення і збереження якісних параметрів малих водосховищ є інтенсивний розвиток певних груп кормових гідробіонтів під дією евтрофікаційних процесів. Цілеспрямоване формування компенсаційних іхтіоценозів, представлених факультативними і ефективними споживачами відповідних кормових ресурсів, дає змогу відновити рівновагу в межах гідроекосистеми і трансформувати кормові ресурси у рибопродукцію, що можна розглядати як біотехнологію санітарної аквакультури. Подальше промислове навантаження забезпечує виведення з колообігу значного обсягу органічної маси й отримання біомеліоративного ефекту і високоякісної промислової рибопродукції.

Таблиця 9 Система технологічних водоохоронних заходів на малих водосховищах

Для утилізації органічної маси, що утворюється макрофітами, і регулювання заростання акваторій малих водосховищ доцільно вводити до складу компенсаційних іхтіоценозів ефективного біомеліоратора - білого амура, щільність посадки життєстійкої молоді якого доцільно коригувати залежно від інтенсивності розвитку цієї групи продуцентів (табл. 11).

Таблиця 10 Біологічне регулювання заростання макрофітами малих водосховищ

Елементи керування біопродукційним потенціалом малих водосховищ, який формується планктонними і донними угрупованнями гідробіонтів, з метою біомеліорації наведено в табл. 12. При цьому залежно від рівня розвитку кормових груп гідробіонтів і розподілу за класами трофності, нами рекомендовано різний ступінь утилізації первинної і вторинної продукції. При визначенні цих параметрів керувались ієрархічним і функціональним положеннями окремих кормових груп гідробіонтів у гідробіоценозах та рекомендаціями стосовно можливого рівня їх споживання.

Взявши до уваги наявність у складі малих водосховищ Степової зони України певного фонду солонуватоводних акваторій, які переважно пов'язані з іригацією, вбачається за доцільне рекомендувати інтродукцію життєстійкої молоді піленгаса зі щільністю посадки 60…100 екз/га, що створить передумовидля часткової утилізації накопичених детритних мас.

Отже, визначені біотехнологічні параметри санітарної аквакультури забезпечать біомеліоративне регулювання надмірного розвитку головних груп кормових гідробіонтів, які створюють передумови для автохтонного біологічного забруднення гідроекосистем малих водосховищ, шляхом формування компенсаційних іхтіоценозів. Однак потрібно передбачити впровадження промислового навантаження на сформовані популяції риб-меліораторів, які в умовах малих водосховищ найефективніше реалізують свої продукційні і, як наслідок, біомеліоративні можливості до чотирилітнього віку. В подальшому з віком відбувається закономірне і виражене уповільнення їх росту, що засвідчує доцільність вилову інтродуцентів на третьому - четвертому роках життя при досягненні кульмінації швидкості нарощування іхтіомаси. Товарна маса білого амура такої вікової групи становить 1,0 - 1,5 кг, білого товстолобика 1,5 - 2,0, строкатого товстолобика 2,0 - 3,0, коропа і сазана 1,1 - 1,7 кг.

Таблиця 11 Керування біопродукційним потенціалом малих водосховищ

Промислове навантаження, виражене через показник промислового повернення, залежить від гідрологічних характеристик малих водосховищ, задіяних режимів (активний, пасивний, комплексний) та організації промислу, від підготовленості акваторій до його ведення. На цій підставі доцільно запропонувати показники промислового повернення для мілководних водойм 20…40 %, для середньоглибоких - 15…30 % (табл. 13).

Таблиця12 Рибогосподарська експлуатація малих водосховищ

Отже, залежно від інтенсивності перебігу біопродукційних процесів і накопичення органічної речовини для окремих акваторій очевидна доцільність формування компенсаційних іхтіоценозів з різними щільністю посадки і видовим складом риб-меліораторів, організація промислової експлуатації яких з різними показниками промислового повернення дасть змогу вилучити з колообігу трансформовану органічну масу у вигляді високоякісної промислової рибопродукції.

Узагальнення результатів досліджень

Головною особливістю функціонування екосистем малих водосховищ є внутрішні протиріччя у становленні абіотичної і біотичної підсистем: якщо перша формується цілеспрямовано і технологічно підтримується з урахуванням вимог головного водокористувача, то друга формується стихійно і функціонує під дією випадкових чинників.

Визначено, що істотний вплив на формування якісних параметрів малих водосховищ здійснює інтенсивність їх експлуатації за цільовим призначенням. Зниження проточності призводить до стагнаційних явищ, що на фоні негативного водного балансу викликає інтенсивне забруднення акваторій внаслідок зростання мінералізації, підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів.

Гідроекосистеми малих водосховищ Степової зони України зазнають істотного антропогенного навантаження, що пов'язано із сільськогосподарською освоєністю площ їх водозбору. Це зумовлює надмірне надходження надлишкової енергії, викликає їх прогресуючу евтрофікацію, наслідком якої є формування значного біопродукційного потенціалу.

Стихійне становлення біотичної підсистеми передбачає збіднілість видового складу і ненасиченість гідробіоценозів, утворення скорочених трофічних ланцюгів детритного типу і відсутність у їх складі ефективних споживачів органічної речовини, що призводить до зростання ентропії гідроекосистеми. За цих умов відбувається поступове накопичення органічної речовини і енергії, що викликає ефект вторинного забруднення і, як наслідок, деградації гідроекосистеми та втрати можливості використання за цільовим призначенням.

Визначено можливість зміни перебігу продукційно-деструкційних процесів, отримання біомеліоративного ефекту і якісної рибопродукції за умов збалансованої рибогосподарської експлуатації евтрофікованих малих водосховищ. При цьому гідроекосистеми малих водосховищ отримують енергетичну субсидію у вигляді інтродукції риб-меліораторів, які здатні ефективно трансформувати кормові ресурси у якісну рибопродукцію, формується більш розгалужений трофічний ланцюг і забезпечується розсіювання енергії між його ланками. Подальше часткове вилучення органічної речовини у вигляді товарної рибопродукції шляхом промислового навантаження зменшує ентропію, підвищує сталість і якісні параметри гідроекосистеми.

На підставі аналізу і узагальнення отриманих результатів створено інформаційне підгрунття нормативно-технологічної бази раціонального використання біопродукційного потенціалу евтрофікованих малих водосховищ, обчислено спрощену математичну модель функціонування їх гідроекосистем, сформовано ГІС екологічного моніторингу, розроблено еколого-трофічну класифікацію малих водосховищ різного рівня евтрофікації.

Вирішення вищевикладених позицій дозволило обґрунтувати концепцію поліпшення якості води методом цілеспрямованого формування іхтіоценозів і запропонувати комплекс компенсаційних водо- та природоохоронних заходів стабілізації і поліпшення екологічного стану евтрофікованих малих водосховищ.

Взявши до уваги той факт, що головним принципом у концепції водоохоронної діяльності щодо малих водосховищ визначено цілісність гідроекосистем як екологічної одиниці організації і функціонування, доцільно поєднати деякі екологічні категорії. Впровадження системи водоохоронних взаємодоповнюючих заходів як у межах акваторій малих водосховищ (технологічний і біологічний аспекти), так і на прилеглих територіях площі водозбору (просторовий аспект), є підставою для формування об'єднаної екологічної категорії - агрогідроекосистеми (відкрита, нестійка і складна термодинамічна функціональна система, створена для отримання певного господарського ефекту, що об'єднує акваторію природного або штучного походження з прилеглими ділянками суходолу, яка формує гідробіотичне угрупування збіднілого видового складу із слабко вираженим механізмом саморегуляції, взаємопов'язане з абіотичним оточенням). Виправданість такого об'єднання, на нашу думку, полягає у забезпеченні комплексності вирішення водоохоронних проблем, які не повинні зосереджуватись тільки на водних об'єктах, але й враховувати просторовий аспект цього напряму діяльності.

Такий підхід дозволить гармонізувати господарську та екологічну функції, запобігатиме деградації цих специфічних техногенних гідроекосистем штучного походження.

Висновки

1. Досліджені малі водосховища різного цільового призначення за походженням, становленням і функціонуванням гідроекосистем належать до техногенних акваторій, що не мають аналогів у природі. Природно-кліматичні умови Степу України зумовлюють тривалий вегетаційний період, негативний водний баланс акваторій, спричинюють напружений гідрологічний режим, тенденцію до поступового підвищення рівня мінералізації, хитку рівновагу гідроекосистем.

2. Переважна більшість малих водосховищ, площа яких коливається від 15 до 1200 га, характеризується мілководністю (середні глибини < 4 м), прозорістю води 0,3…0,8 м, менша частка - середньоглибинністю (середні глибини > 4,4 м) і прозорістю води 0,7…1,4 м. Проточність малих водосховищ, обумовлена їх цільовим використанням, виражена через коефіцієнт водообміну, коливається в межах 0,90…1,86 для питних і технічних водойм; 0,30…1,12 для зрошувальних водойм; 0,10…0,50 для водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод. За умов типового для континентальних водойм Степу України термічного і сприятливого кисневого режимів у середньоглибоких водосховищах спостерігається термічна і киснева стратифікація.

3. Хімічні параметри гідроекосистем малих водосховищ формуються під впливом чинників антропогенного походження на основі характеристик водойм-попередників і джерел водопостачання. Малі водосховища переважно належать до прісноводних акваторій, підпорядковане значення мають мінералізовані та слабкосолоні акваторії. Водойми, пов'язані з іригацією, зазнають прогресуючої евтрофікації, характеризуються істотним забрудненням розчиненими органічними речовинами авто- і алохтонного походження за відсутності вираженого забруднення іонами важких металів та радіонуклідами.

4. Угруповання гідробіонтів різних трофічних рівнів малих водосховищ мають характерні риси для евтрофікованих слабопроточних та стоячих водойм з відносно збіднілим видовим складом та невеликою різноманітністю домінуючих видів, з підвищеними біомасами розвитку.

5. Основу іхтіофауни малих водосховищ, у формуванні якої переважають стихійні процеси, складають малоцінні короткоциклічні види риб, що виключає можливість досягнення біомеліоративного ефекту і раціональної їх рибогосподарської експлуатації, призводить до поступового накопичення органічної маси автохтонного походження та спричинює вторинне забруднення.

6. За блоком параметрів сольового складу води водосховища питного і технічного призначення характеризуються найвищою якістю; водойми-акумулятори, що утримують відпрацьовану іригаційну воду, мають найгіршу якість води; проміжне положення займають зрошувальні водосховища, які розподілені за усіма класами і категоріями якості.

7. За показниками трофо-сапробіологічного блоку переважна більшість водосховищ питного і технічного призначення належить до чистих і помірно забруднених водойм, серед зрошувальних водосховищ домінують слабо та помірно забруднені, водойми-акумулятори переважно представлені від помірно до дуже забруднених акваторій. Цільове використання малих водосховищ визначає інтенсивність їх водообміну і належність до проточних (транзитно-акумулятивних), середньопроточних (акумулятивно-транзитних) і слабко-проточних (акумулятивних) акваторій. За концентрацією біогенних елементів, перманганатною окиснюваністю і рівнем розвитку фітопланктону екосистеми малих водосховищ характеризуються підвищеною евтрофікацією.

8. Якість води малих водосховищ за блоком показників токсичної та радіаційної дії характеризується незначним забрудненням іонами важких металів та відсутністю забруднення елементами радіаційної дії.

9. За елементарними ознаками якості води з використанням комплексного екологічного індексу (Іе) гідроекосистеми переважної більшості водосховищ питного і технічного призначення характеризуються “сильно забрудненим - брудним” станом за рахунок надмірного розвитку фітопланктону; зрошувальних водосховищ - “сильно забрудненим - дуже брудним” станом через вплив значних біомас фітопланктону, підвищених концентрацій хлоридів і сульфатів; водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод - критичним станом внаслідок високої мінералізації, підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів.

10. Для малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України, які зазнають вираженого антропогенного навантаженням, характерні формування значного біопродукційного потенціалу, поступове накопичення органічної речовини в межах гідроекосистем і зростаюча евтрофікація.

11. Впровадження біологічних методів меліорації шляхом формування штучних іхтіоценозів пасовищного типу із залученням до їх складу цінних видів риб різної харчової спеціалізації забезпечує трансформацію у рибопродукцію органічні речовини автохтонного походження, які спричинюють забруднення гідроекосистем, дозволяє стримати процес їх деградації, створює передумови для стабілізації і поліпшення якості води, що є підставою для переходу малих водосховищ у більш високі категорії якості.

12. Встановлено ймовірність тимчасової втрати якості рибопродукції риб-меліораторів в осінньо-зимовий період у слабкопроточних малих водосховищах та природній її характер у зв'язку зі споживанням синьозелених водоростей та продуктів їх розпаду. Якість рибопродукції риб-меліораторів за вмістом іонів важких металів та радіонуклідами відповідає медико-біологічним вимогам, які ставляться до продовольчої сировини і харчових продуктів. Найменшу здатність до біологічного концентрування важких металів і радіоактивних елементів мають планктофаги, найвищу - бентофаги і детритофаги; найбільшим кумулятивним ефектом характеризуються зябра, покривні (шкіра, луска) та жирові тканини, найменшим - м'язові тканини.

13. На формування і функціонування визначальних екологічних параметрів абіотичної та біотичної підсистем гідроекосистем малих водосховищ найістотніше впливають гідрологічні характеристики (глибина, коефіцієнт водообміну) та ступінь сільськогосподарського освоєння площі поверхневого водозбору (розораність), що є підставою для надання їм відповідного статусу контрольованих показників і включення до еколого-трофічної класифікації техногенних акваторій.

14. ГІС екологічного моніторингу екосистем малих водосховищ різного цільового призначення забезпечує інтеграцію морфогідрологічної, гідрохімічної, гідробіологічної та управлінської інформації на єдиній картографічній основі у поєднанні з елементами математичного аналізу та прогнозу, що є сучасним інструментом для практичної реалізації управлінських рішень стосовно оптимізації водоохоронних заходів і водокористування.

15. У структурі управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності на малих водосховищах виділено три аспекти: технологічний, біологічний і просторовий, що формує комплексність сприйняття і вирішення проблеми оптимізації функціонування цих специфічних водних об'єктів, які зазнають дедалі зростаючого антропогенного тиску. Головним принципом у концепції водоохоронної діяльності визначено цілісність гідроекосистем як екологічної одиниці організації і функціонування, що є підставою для формування об'єднаної екологічної системи - агрогідроекосистеми.

Науково-практичні рекомендації

1. При створенні малих водосховищ незалежно від цільового призначення доцільне доповнення кожного інженерного проекту екологічним обґрунтуванням, яке має передбачати оптимізацію формування біотичної підсистеми відповідно до умов перебігу екологічних процесів, що прогнозуються у водному об'єкті. Реалізація екологічної складової в інженерному проекті дасть змогу забезпечити оптимальне й ефективне функціонування гідроекосистеми як за абіотичними параметрами, так й у біомеліоративному та біопродукційному аспектах.

2. Компенсаційні водоохоронні заходи, спрямовані на створення стабільних об'єднаних агрогідроекосистем, мають бути реалізовані комплексно за просторовим, технологічним і біологічним аспектами. Просторовий аспект має передбачати проведення системи компенсаційних ландшафтних водоохоронних заходів на площі водозбору для запобігання розвитку водної та вітрової ерозії, технологічний аспект має бути спрямований на регулювання гідрологічного режиму екосистем малих водосховищ для запобігання стагнаційним явищам, реалізація біологічного аспекту пов'язана з цілеспрямованим формуванням компенсаційних біомеліоративних іхтіоценозів.

3. Для інтродукції у малі водосховища Степової зони України доцільно використовувати рибопосадковий матеріал риб-меліораторів вікової групи цьоголітки (однорічки) стандартної середньої маси не менш як 20…30 г. Промислове вилучення інтродуцентів треба здійснювати на 3…4-му році життя в період досягнення максимального біомеліоративного ефекту.

4. Проведення паспортизації та екологічного бонітування малих водосховищ різного цільового призначення, прийняття виважених і дієвих управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності слід здійснювати на підставі еколого-трофічної класифікації та розробленої ГІС техногенних гідроекосистем.

Основні публікації за темою дисертації

1. Пилипенко Ю.В. Екологія малих водосховищ Степу України. - Херсон: ОлдиПлюс, 2007. - 265 с.

2. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Гринжевський М.В., Ковальчук Н.Є. Ресурсозберігаюча технологія вирощування риби у малих водосховищах. - Миколаїв: Возможности Киммерии, 1996. - 51 с. [Здобувачем підготовлені розділ 1 “Екологічні особливості малих водосховищ”, розділ 3 “Основні та перспективні об'єкти рибництва малих водосховищ”, запропоновані елементи математичного прогнозування промислової рибопродукції].

3. Пилипенко Ю.В. Использование линейных моделей при прогнозировании рыбопродуктивности малых водохранилищ // Таврійський науковий вісник. - Вип.1. - Херсон: Айлант, 1996. - С. 147-149.

4. Пилипенко Ю.В. Перспективи використання піленгаса для рибництва на малих водосховищах // Таврійський науковий вісник. - Вип.5. - Херсон: Айлант, 1998. - С. 91-92.

5. Пилипенко Ю.В. Прогнозування промислової рибопродукції малих водосховищ Півдня України у зв'язку з мінералізацією води за лінійними моделями // Таврійський науковий вісник. - Вип. 7. - Херсон, 1998. - С. 260-264.

6. Пилипенко Ю.В. Малі водосховища - як компонент рибогосподарського фонду України // Рибне господарство. - Вип. 51. - К., 1999. - С. 67-69.

7. Пилипенко Ю.В. Перспективи впровадження ресурсозберігаючої технології вирощування риби у малих водосховищах // Вісник аграрної науки Причорномор'я. - Вип. 1 (6). - Миколаїв, 1999. - С. 124-126.

8. Пилипенко Ю.В. Перспективы биомелиорации и рыбохозяйственного освоения континентальных водоемов Крыма // Рибне господарство України. - 3,4 (20,21). - Керч, 2002. - С. 36-37.

9. Пилипенко Ю.В. Шляхи підвищення комплексності використання малих водосховищ Степової зони України у зв'язку з веденням рибного господарства // Таврійський науковий вісник. - Вип. 29. - Херсон: Айлант, 2003. - С. 141-145.

10. Пилипенко Ю.В. К вопросу о выборе оптимальной возрастной группы интродуцентов при рыбохозяйственном освоении малых водохранилищ // Рибне господарство України. - 3,4 (26,27). - Керч, 2003. - С. 45-47.

11. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка малих водосховищ різного цільового призначення за критерієм мінералізації // Таврійський науковий вісник. - Вип. 42. - Херсон: Айлант, 2005. - С. 183-188.

12. Пилипенко Ю.В. Поліпшення якості води малих водосховищ у зоні іригації на Півдні України методами пасовищної аквакультури // Рибне господарство. - Вип. 64. - К., 2005. - С. 190-195.

13. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка біоресурсного потенціалу малих водосховищ у зв'язку з управлінням якістю води // Рибне господарство. - Вип. 65. - К., 2006. - С. 231-239.

14. Пилипенко Ю.В. Інтегральна оцінка екологічного стану гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України // Наукові записки Тернопільського ДПУ. - Серія: Біологія. - 2 (29). - 2006. - С. 93-97.

15. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка якості води невеликих водосховищ за хімічними показниками // Вісник ОДЕКУ: Науковий журнал. - Вип. 3. - Одеса, 2006. - С. 11-21.

16. Пилипенко Ю.В. Особливості становлення і функціонування іхтіофауни малих водосховищ Півдня України // Таврійський науковий вісник. - Вип. 43. - Херсон: Айлант, 2006. - С. 190-197.

17. Пилипенко Ю.В. Оцінка харчової якості риб-біомеліораторів за вмістом важких металів // Гидробиологический журнал. - № 5. - 2007. - С. 64-77.

18. Пилипенко Ю.В., Бєдункова О.О., Пилипенко Є.Ю. Міграційні шляхи розповсюдження іонів важких металів в органах і тканинах риб-біомеліораторів в умовах малих водосховищ // Вісник НУВГП. - Вип. 2 (38). - Рівне, 2007. - С. 313-318. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено відбір і первинна обробка проб, аналіз отриманих результатів, зроблені висновки].

19. Пилипенко Ю.В., Борткевич Л.В., Краснощок Г.П. Трофність малих водосховищ Степової зони України // Наукові записки Тернопільського ДПУ. - Серія: Біологія. - 3 (14). - 2001. - С. 81-83. [Здобувачу належить ідея, ним проведено збір і обробка фактичних даних, трофічне класифікування водойм, зроблені висновки].

20. Пилипенко Ю.В., Нежлукченко В.М. Багатопараметрична комплексна оцінка плідників сестонофагів при вирощуванні у водоймах різного типу у зв'язку з питаннями біомеліорації // Таврійський науковий вісник. - Вип. 36. - Херсон: Айлант, 2004. - С. 177-181. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, виконана експериментальна частина, проведено аналіз, зроблені висновки].

21. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Впровадження геоінформаційної системи у екологічний моніторинг гідроекосистем малих водосховищ // Таврійський науковий вісник. - Вип. 45. - Херсон: Айлант, 2006. - С. 173-176. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

22. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Геоінформаційна система екологічного моніторингу невеликих водосховищ Степу України // Вісник ОДЕКУ. - Вип. 4. - 2007. - С. 297-301. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

23. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Екологічна індикація екосистем малих водосховищ геоінформаційними методами // Таврійський науковий вісник. - Вип. 52. - Херсон: Айлант, 2007. - С. 360-365. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

24. Гринжевський М.В., Третяк О.М., Андрущенко А.І., Гудима Б.І., Захаренко М.О., Шерман І.М., Пилипенко Ю.В. Наукове обґрунтування рибогосподарського освоєння веслоноса в Україні // Рибне господарство. - Вип.. 52 - 53. - К. - 1999. - С. 3-77. [Здобувачем проведено аналіз літератури, підготовлено екологічне обґрунтування доцільності введення веслоноса у склад іхтіоценозів малих водосховищ].

25. Ушкаренко В.О., Андрусенко І.І., Пилипенко Ю.В. Екологізація землеробства і природокористування в Степу України // Таврійський науковий вісник. - Вип. 38. - Херсон: Айлант, 2005. - С 168-175. [Здобувачем проведено аналіз літератури, сформульовані екологічні проблеми гідроекосистем і шляхи їх вирішення].

26. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Борткевич Л.В., Кутіщев С.В. Поліпшення екологічної ситуації водойм зони іригації застосуванням пасовищної аквакультури // Наукові записки Тернопільського ДПУ. - Серія: Біологія. - 4 (15). - 2001. - С. 202-203. [Здобувачем проведено збір і обробка фактичних даних, зроблені висновки].

27. Шерман І.М., Пилипенко Ю.В., Бондаренко М.В. Обсяги інтродукції і рибопродукція малих водосховищ Миколаївської області // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини / Зб. наук. праць SIET. - Вип. 11. - К. - 2002. - С. 151-154. [Здобувачем проведено збір і аналіз фактичних даних, виконані розрахунки].

28. Пилипенко Ю.В. Компенсаційні водоохоронні заходи створення стабільних екосистем малих водосховищ // Регіональні проблеми України: географічний аналіз та пошук шляхів вирішення / Зб. наук. праць ХВ українського географічного товариства. - Херсон: ПП Вишемирський, 2007. - С. 222-228.

29. Пилипенко Ю.В. Екологічний проект компенсаційних водоохоронних заходів створення стабільних екосистем малих водосховищ різного цільового призначення. - Херсон: РВВ “Колос”, 2007. - 26 с.

30. Пилипенко Ю.В. Пристрій для вертикального відбору проб зоопланктону // Деклараційний патент на винахід. (11)69228А(51)А01К61/00. - Бюл. № 8. - 2004.

31. Пилипенко Ю.В., Воліченко Ю.М. Спосіб прогнозу маси рибопосадкового матеріалу товстолобика // Патент на корисну модель № 26009. - МПК (2006) А01К 61/00. - Бюл. № 13. - 2007. [Здобувачем сформульована ідея, виконана експериментальна частина, проведено аналіз літератури, оформлена заявка на винахід].

32. Пилипенко Ю.В., Воліченко Ю.М. Спосіб прогнозу маси рибопосадкового матеріалу коропа // Патент на корисну модель № 26319. - МПК (2006) А01К 61/00. - Бюл. № 14. - 2007. [Здобувачем сформульована ідея, виконана експериментальна частина, проведено аналіз літератури, оформлена заявка на винахід].

33. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В. Спосіб вирощування ремонту і плідників рослиноїдних риб у малих водосховищах // Деклараційний патент на винахід (11)37570А, (51)7А01К61/00. - Бюл. № 4. - 2001. [Здобувачем проведено збір і аналіз фактичних даних, оформлена заявка на винахід].

34. Рылов В.Г., Шерман И.М., Пилипенко Ю.В. Пиленгас в континентальных рыбохозяйственных водоемах. - Симферополь: Таврия, 1998. - 102 с. [Здобувачу належить ідея, ним проведено аналіз літератури, підготовлені глава 1 “Систематическое положение пиленгаса …” і розділи глави 4 “Химический режим континентальних водоемов”, “Гидробиологический режим континентальних водоемов”].

35. Pilipenko Yu.V., Sherman I.M. Biomeliorayiny wplyw introdukowanych ryb na ekosystemy malych zbornikow zaporowych // Rybactwo 2002. - Olsztyn, 2003. - S. 111-114. [Здобувачем поставлена задача, проведено аналіз фактичних даних, математична обробка, зроблені висновки].

36. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В. Потенциальная рыбопродукция малых водохранилищ и определяющие её факторы // Сборник научных трудов ТСХА. - М., 1989. - С. 10-18. [Здобувачу належить ідея, проведено аналіз літератури, збір фактичних даних, математична обробка, зроблені висновки].

37. Шерман І.М., Пилипенко Ю.В. Еколого-технологічні основи рибогосподарської експлуатації малих водосховищ України // Проблемы воспроизводства аборигенных видов рыб / Научный сборник. - К., 2005. - С. 166-173. [Здобувачем проведено аналіз літератури, виконана паспортизація малих водосховищ, зроблені висновки].

38. Rylov V.G., Pilipenko Yu.V. Okreslenie roznic w biotechnicznych wariantach rozrodu ryb pelagofilnych // Rozrod, podchow, profilaktyka ryb jesiotrowatych i innych gatunkow. - Olsztyn. - 2004. - S. 165-167. [Здобувачем виконана експеримент-тальна частина, проведено аналіз, зроблені висновки].

39. Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Оліфіренко В.В. Погіршення технологічної якості товстолобиків в наслідок харчування синьозеленими водоростями // Рибне господарство України. - 6 (41). - Керч, 2005. - С. 10-12. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз, зроблені висновки].

40. Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П., Олифиренко В.В. Происхождение специфических запахов у рыб-сестонофагов в водоемах юга Украины // Стратегия развития аквакультуры в условиях ХХI века. - Минск. - 2004. - С. 103-104. [Здобувачем поставлена задача, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

41. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П. Агроэкология и рыбоводство // Ресурсосберегающие технологии в аквакультуре. - Адлер. - 1999. - С. 174-175. [Здобувачу належить ідея, ним проведено збір фактичних даних, зроблені висновки].

42. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П. Экологические аспекты ресурсосберегающей технологии производства рыбы в малых водохранилищах // Современное состояние и перспективы развития аквакультуры. - Горки. - 1999. - С. 58-61. .

Анотація

Пилипенко Ю.В. Теоретичні основи формування і функціонування гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України в умовах антропогенного навантаження. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук зі спеціальності 03.00.16 - екологія. - Інститут агроекології УААН. - Київ, 2007.

Дисертація присвячена розробці головних положень теорії формування і функціонування гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення в умовах зростаючого антропогенного навантаження, заходів поліпшення якості води евтрофікованих водних екосистем методами біомеліорації. За результатами багаторічного екологічного моніторингу 56 малих водосховищ загальною площею 12,8 тис. га, призначених для питного і технічного водопостачання та забезпечення потреб зрошувального землеробства, досліджені головні компоненти абіотичної і біотичної підсистем, проведена їх інтегральна екологічна оцінка, визначені особливості і закономірності формування біопродукційного потенціалу. Встановлено, що переважна більшість питних і технічних водосховищ характеризуються “сильно забрудненим - брудним” станом екосистем в наслідок надмірного розвитку фітопланктону, зрошувальні водосховища мають “сильно забруднений - дуже брудний” стан екосистем під впливом значних біомас фітопланктону, підвищених концентрацій хлоридів і сульфатів, водойми-акумулятори скидних іригаційних вод знаходяться у критичному стані в наслідок високої мінералізації, підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів. За рівнем забруднення токсичними елементами і радіонуклідами малі водосховища в цілому мають задовільну екологічну ситуацію. Визначена можливість стабілізації і поліпшення якості води евтрофікованих малих водосховищ біомеліоративним методом шляхом цілеспрямованого формування іхтіофауни. Встановлена відповідність рибопродукції риб-меліораторів за вмістом іонів важких металів та радіонуклідами медико-біологічним вимогам, які приділяються продовольчій сировині і харчовим продуктам.

Запропонована еколого-трофічна класифікаційна система і камеральна математична модель екосистем малих водосховищ різного рівня евтрофікації. Розроблена стратегія компенсаційних природо- і водоохоронних заходів, направлених на стабілізацію та поліпшення екологічного стану евтрофікованих малих водосховищ, яка має здійснюватись комплексно за просторовим, технологічним і біологічним аспектами.

Ключові слова: гідроекосистема, якість води, біопродукційний потенціал, забруднення, екологічна індексація, біомеліорація, класифікаційна система.

Аннотация

Пилипенко Ю.В. Теоретические основы формирования и функционирования гидроэкосистем малых водохранилищ разного целевого назначения Степной зоны Украины в условиях антропогенной нагрузки. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора сельско-хозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология. - Институт агроэкологии УААН. - Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке основных положений теории формирования и функционирования гидроэкосистем малых водохранилищ разного целевого назначения в условиях антропогенной нагрузки, мероприятий по улучшению качества воды эвтрофированных водных экосистем методами биомелиорации. По результатам многолетнего экологического мониторинга 56 малых водохранилищ общей площадью 12,8 тыс. га, предназначенных для питьевого и технического водоснабжения и обеспечения потребностей орошаемого земледелия, изучены главные компоненты абиотической и биотической подсистем, проведена их интегральная экологическая оценка, установлены особенности и закономерности формирования биопродукционного потенциала.

Установлено, что преобладающее количество питьевых и технических водохранилищ характеризуются “загрязненным - сильно загрязненным” состоянием экосистем в результате интенсивного развития фитопланктона, ирригационные водохранилища имеют “сильно загрязненное - чрезмерно загрязненное” состояние экосистем под влиянием высоких биомасс фитопланктона, повышенных концентраций хлоридов и сульфатов, водоемы-аккумуляторы сбросных ирригационных вод находятся в критическом состоянии из-за высокой минерализации воды, повышенных концентраций сульфатов, хлоридов и фосфатов. По уровню загрязнения токсическими элементами и радионуклидами малые водохранилища в целом имеют удовлетворительную экологическую ситуацию.

На формирование и функционирование экосистем малых водохранилищ наибольшее влияние оказывают гидрологические характеристики (глубина, коэффициент водообмена) и степень сельскохозяйственной освоенности (распаханость) площади поверхностного водосбора, что является основанием для придания им соответствующего статуса контролируемых параметров.

Для малых водохранилищ Степной зоны Украины, которые находятся под возрастающей антропогенной нагрузкой, характерно формирование существенного биопродукционного потенциала, постепенное накопление органического вещества и возрастание эвтрофикации. Установлена возможность стабилизации и улучшения качества воды эвтрофированных малых водохранилищ методом биомелиорации путём целенаправленного формирования ихтиофауны. Для управления качеством воды и получения биомелиоративного эффекта, который подтвержден в производственных условиях, целесообразна интродукция 20…270 экз/га сеголеток (годовиков) белого амура, 85…5185 экз/га белого толстолобика, 50…470 экз/га пестрого толстолобика, 10…345 экз/га карпа (сазана), 60…100 экз/га пиленгаса. Рыбопродукция рыб-мелиораторов по содержанию ионов тяжелых металлов и радионуклидов соответствует медико-биологическим требованиям, которые предъявляются продовольственному сырью и пищевой продукции.

Разработана эколого-трофическая классификационная система и упрощенная математическая модель экосистем малых водохранилищ разного уровня эвтрофикации. Сформирована и внедрена геоинформационная система экологического мониторинга малых водохранилищ, которая обеспечивает практическую реализацию управленческих решений по оптимизации водопользования. Предложена стратегия компенсационных природо- и водоохранных мероприятий, направленных на стабилизацию и улучшения экологического состояния эвтрофированных малых водохранилищ, которая должна осуществляться комплексно как в пределах акваторий (технологический и биологический аспекты), так и на прилегающих территориях площади водосбора (пространственный аспект). Это является основанием для формирования объединенной экологической категории - агрогидроэкосистемы, которая представляет собой штучно сформированную для достижения определенного хозяйственного эффекта, открытую, неустойчивую и сложную функциональную систему, объединяющую акваторию с прилегающими участками суши, формирующую обедненного видового состава гидробиоценоз, взаимосвязанный с абиотическим окружением.

Ключевые слова: гидроэкосистема, качество воды, биопродукционный потенциал, загрязнение, экологическая индексация, биомелиорация, классификационная система.

Resume

Pilipenko Yu.V. The theoretical foundations of the forming and the functioning of the hydroecosystems of the small reservoirs of the Steppe Area of Ukraine in conditions of the anthropogenic loading. - Manuscript.

The dissertation for a scientific degree of doctor of agricultural science in speciality 03.00.16 - ecology. - Institute of agroecology of the Ukrainian academy of agrarian sciences. - Kyiv, 2007.

The dissertation focuses on the elaboration of the main theoretical points of the forming and the functioning of the hydroecosystems of the small reservoirs having different special purpose under conditions of the increasing anthropogenic loading, ways of the improvement of the quality of water of the eutrophic water ecosystems' by means of the biomeliorative analyses. In the result of the long standing ecological monitoring activities in 56 small reservoirs, the total area is 12,8 thousands hectares, intended for the drinking and the process water- supply and the irrigative agricultural needs, the main components of the abiotic and the biotic subsystems have been investigated, their integral ecological value was made, were defined the main peculiarities and the regularities of the forming bioproductional potential. It was proved that the most part of the reservoirs with the drinking and the process waters' were characterized by “the strong polluted” state of the ecosystem in consequence of the excessive progress of the phytoplankton, the irrigative reservoirs have had “the strong polluted” state of the ecosystem under the influence of the phytoplankton's biomasses, the increased concentration of the chlorides and the sulphates, the pool-accumulators of waste irrigative waters are in the critical state due to the high mineralisation, the increased concentration of the chlorides, the sulphates and the phosphates. According to the polluted level by the toxic elements and the radiational elements the pools are, in general, in the satisfied ecological state. The possibility of the stabilisation and the improvement of the waters' quality of the eutrophic small reservoirs has been defined with the help of the biomeliorative method by means of the ichthyofauna forming. The accordance of the fish production of the fish-meliorators was established for the content of the ions of the heavy metals and the radiational elements to the medico-biological demands, which have been aimed to the raw materials and the foodstuffs.

The ecological-trophic classificational system and the cameral mathematical model of the ecosystems of the small reservoirs of the different level of the eutrophication has been proposed.

The strategy of the compensational natural and the water protected ways, aimed to the stabilization and the improvement of the ecological state of the small eutrophical pools that has to be realized in complex according to the space, the technological and the biological aspects has been developed.

Key words: hydroecosystem, quality of water, bioproductional potential, pollution, ecological indexation, biomelioration, classificational system.

Размещено на Allbest.ru