Вплив Trapa natans L. на формування кисневого режиму мілководь Канівського водосховища

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив Trapa natans L. на формування кисневого режиму мілководь канівського водосховища

Анотація

кисневий мілководдя водосховище продукційний

Цапліна К.М.

Вплив Trapa natans L. на формування кисневого режиму мілководь Канівського водосховища.

Показана роль Trapa natans L. у формуванні кисневого режиму мілководь Канівського водосховища. Збільшення площ заростання Trapa natans L. та його продукційних характеристик призведе до дефіциту розчинного кисню на мілководдях водосховища.

Ключові слова: кисневий режим, мілководдя, водосховище, Trapa natans L.

Аннотация

Цаплина Е.Н.

Влияние Trapa natans L. на формирование кислородного режима мелководий Каневського водохранилища.

Показана роль Trapa natans L в формировании кислородного режима мелководий Каневского водохранилища. Увеличение площадей зарастания Trapa natans L. и его продукционных характеристик приводит к дефициту растворенного кислорода на мелководных участках водохранилища.

Ключевые слова: кислородный режим, мелководья, водохранилище, Trapa natans L.

Annotation

The paper shows the role of Trapa natans L. in the oxygen regime forming in the shallow waters of the Kanev reservoir. The enlargement of the Trapa natans L. overgrowth area and an increase in its productivity result in oxygen deficiency in the shallow waters.

Key words: oxygen regime, shallow waters, water reservoir, Trapa natans L.

У Канівському водосховищі серед домінуючих видів вищих водяних рослин одне з ведучих місць займає Trapa natans L. Це древня реліктова рослина, яка в останні 30 років була причислена до зникаючих рослин середньої полоси Європейської частини минулого СРСР. Площі, зайняті ним, в основному розташовуються у середній частині Канівського водосховища і займають біля чверті площ домінуючих видів вищих водяних рослин. В 2002 році ця рослина у невеликій кількості зґявилась у складі фітоценозів на „річковій„ ділянці водосховища і продовжує розповсюджуватись. Фітомаса його у 2004 році у порівнянні з 2002 роком збільшились на 2 % від загальної фітомаси вищих водяних рослин.

Мета наших досліджень, ураховуючи екологічні та фітоценологічні особливості Trapa natans L., виявити вплив його угруповань на формування кисневого режиму мілководь водосховища.

Матеріали і методи досліджень.

Дослідження проводили в угрупованнях Trapa natans L. на 40 км вниз за течією від греблі Київської ГЕС нижче Бортничів. Акваторія цієї частини водосховища звужена, основними гідродинамічними факторами є стокові течії і невеликі коливання рівня води, обумовлені режимом роботи Київської ГЕС. Угруповання Trapa natans L. , шириной 100 - 120 м, довжиною 2 км розташовувались на глибині 2,5 - 3, 5 м біля островів Ольжин та Козачий. Проективне покриття водної поверхні досягало 90 - 95 %. Другий ярус був представлений Ceratophyllum demersum L. Донні відклади складали замулені піски.

Визначали біомасу вищих водяних рослин, фітопланктону та перифітону на вищих водяних рослинах загальними методами, кількісно оцінювали продукційно - деструкційні характеристики листочків та черенків горіха водяного, зануреного у воду, фітопланктону, перифітону та бентосу на протязі доби (1, 2, 4, 5, 8). Серед рослин Trapa natans L. вивчали гідрохімічні показники води (концентрацію розчиненого кисню, рН- середовища, вуглекислого газу, карбонатів і бікарбонатів, вміст мінеральних форм фосфору та азоту, органічних речовин (за біхроматним та перманганатним окисленням і БПК5). Реєстрували рівень води на протязі доби. Результати досліджень порівнювали з аналогічними даними, одержаними на ділянках без рослин ( у 5 м від краю заростів та на відстані 1 км вище за течією). Розрахунки балансу кисню на мілководдях, зарослих угрупованнями Trapa natans L. проводили за методикою (3, 7). Дане рівняння має слідуючий вигляд:

Sк=Sо+B(Sпр.-Sо)+?Sб-?Sх-?Sа

де Sо та Sк концентрації кисню на досліджуваній мілководній ділянці відповідно в початковий та кінцевий момент часу. Sпр. - концентрація кисню на прилеглих глубоководдях. В- коефіцієнт зовнішнього водообміну на ділянці, ?Sб, ?Sх, ?Sа - зміни середньої концентрації кисню у водоймі за рахунок біологічних процесів, внаслідок хімічного окислення та завдяки атмосферній аерації. Оскільки хімічне споживання кисню влітку незначне, а швидкості течії не перевищували кількох сантиметрів за сек., то компонент розрахункового рівняння ?Sх і ?Sа не брався до уваги. ?Sб компонентів біоценозу розраховували за методикою (6) на основі натурних досліджень у заростях вищих водяних рослин в окремі проміжки часу. Поглинання кисню бактеріоперифітоном розраховували за допомогою бактеріальної деструкції (8) в залежності від вмісту у воді легкодоступної органічної речовини.

Результати досліджень та їх обговорення.

Для визначення впливу угруповань Trapa natans L. на кисневий режим мілководь були проведені вимірювання у воді розчиненого кисню, вуглекислого газу, карбонатів і бікарбонатів, рН - середовища кожні 4 години на протязі доби. Крива розчиненого кисню у воді серед рослин водяного горіха плаваючого мала денний максимум (5,7 мг О₂/л) і нічний мінімум (3,2 мг О₂/л) (табл. 1). Насичення розчиненим киснем на протязі доби не перевищувало 70% і коливалось в межах 37,8 - 68,6%. СО₂ змінювався від 1,8 мг/дмі до 13,7 мг /дмі, максимальні величини реєструвалися у 16 годин, мінімальні - 4 годин. Гідрокарбонати коливались в межах 160-180 мг/ л, рН - середовища 7,8 - 8,1. Вміст органічної речовини у воді за біхроматним окисленням досягло 30 мг О /дмі, БПК₅ - 2,4 мг О₂ /дмі. З мінеральних форм азоту превалював амонійний-0,2 мг N/дмі, нітратів було менше-0,13 мг N/дмі. В угрупованнях Trapa natans L. відмічався підвищений вміст мінерального фосфору (0,4 мг/ Р л). Максимальна маса скелету донних відкладів близько 0,88 г/см³, різниця від прокалювання складала 4,4%. Коливання рівня води реєструвались в межах 20-25 см.

На ділянках без рослин вміст розчиненого кисню був ненабагато нижче (див. табл. 1) Насичення води киснем коливалось у більш вузькому діапазоні. Вуглекислий газ, гідрокарбонати, органічні речовини за біхроматним і перманганатним окисленням і мінеральний азот мали ті ж величини, які були зареєстровані у заростях. Майже у 2 рази нижче була концентрація органічної речовини по БПК₅ и минеральному фосфору. На відстані 1 км вище за течією гідрохімічні показники реєструвались у тих же межах, як і на ділянках без рослин..

Таким чином, кисневий режим серед рослин мало відрізнявся від незарослих ділянок. Щоб виявити безпосередню роль Trapa natans L. на формування кисневого режиму мілководь, ми вивчили виділення і поглинання кисню листочками та черенками рослин, занурених у воду. Результати досліджень представлені у таблиці 2. Для порівняння визначили виділення та поглинання кисню куширом темнозеленим, який вегетував у другому ярусі фітоценозу.

Як видно з таблиці, водяний горіх плаваючий мав невеликі величини валової продукції. Листова пластинка виділяла 2,1 мг О2 /г сирої маси добу. Деструкція перевищувала продукцію, відношення А/R у рослин з перифітоном дорівнювало 0,65. Без перифітону листова пластинка, занурена у воду, виділяла більше кисню, ніж поглинала (див. табл. 2). А/R досягало 1,1. Для черешка величини виділення та поглинання кисню були незначні (0,44-1,15 мг О2 /г сирої маси добу). Відношення А/R було 0,38. Процеси виділення та поглинання кисню черешком без перифітону були майже урівноваженими (див. табл. 2).

Куширу темнозеленому на відміну від горіха плаваючого властиве більш інтенсивне виділення кисню (А) що перевищувало його поглинання (R). Відношення А/R досягало 1,46 мг О2 /г сирої маси добу. У рослин без перифітону валовий фотосинтез та деструкція були значно меншими, але А/R перевищувало 1 (див. табл. 2).

Як показали наші дослідження, горіх водяний мало сприяв насиченню води киснем. Листова пластина з перифітоном, занурена у воду, як і черешок навпаки поглинали з води кисень більше, ніж виділяли у воду (1.1 и 0,61 мг О2 /г сирої маси добу відповідно). У середньому під 1мІ у заростях поглиналось 2,92 Г О2 на добу тільки за рахунок горіха водяного. Середня глибина серед рослин з плаваючим листям 1,5-2,5м, то в 1дмі води поглинання кисню ними з перифітоном може досягати 1,46 мг О2.

Ураховуючи той факт, що у Канівському водосховищі за рахунок роботи вище розташованої ГЕС відбувається водообмін з мілководними ділянками двічі на добу, ми розрахували, які процеси більш впливають на баланс розчиненого кисню у воді серед угруповань. Для цієї мети ми провели заміри і розрахунки, які були прив'язані до певних циклів водообміну. Серед заростів горіха водяного (за 26 серпня 2000р.) ранковий попуск реєструвався з 8 до 20 год., вечірній - з 20 до 5 год. ранку. Коефіцієнт зовнішнього водообміну складав 0,17. Розрахункові величини ?Sб для вказаних проміжків часу, ураховуючи всі компоненти біоценозу на основі натурних досліджень на зарослих ділянках дорівнювали -0,9 та -2,0 мг О2 /дмі відповідно. Розрахунок Sк виконували на кінець кожного циклу водообміну. Отримана величина приймалася за Sо для наступного циклу. Результати розрахунків та вимірювань наведені в табл. 3.

На мілководних ділянках, зайнятих Trapa natans L., згідно наших розрахунків під час ранкового і вечірнього попуску, коли різниця Sпр. та Sо незначна (див табл.. 3), у кисневому балансі провідну роль будуть відігравати не водообмінні процеси, а ?Sб. Тобто, для рослин, які вегетують на глибині 1,5-3,0 м, водообмінні процеси не впливають суттєво на баланс розчиненого кисню серед заростів, навіть якщо Sпр. буде більше, ніж Sо. Провідну роль в кисневому балансі цих рослин буде відігравати ?Sб.

Висновки

1.Водяний горіх плаваючий в період вегетації мало сприяє насиченню води розчиненим киснем. Листова пластинка, занурена у воду, як і черешок навпаки поглинали з води кисень більше, ніж виділяли у воду (1.1 и 0,61 мг О2 /г сирої маси добу відповідно).

2.У водосховищі водообмінні процеси за рахунок режиму роботи

Київської ГЕС суттєво не впливають на баланс розчиненого кисню в угрупованнях Trapa natans L., що обумовлено зростанням рослин в певних екологічних умовах. Провідну роль в кисневому балансі мілководних ділянок, зарослих рослинами, відіграє ?Sб.

3. Угруповання Trapa natans L. на зарослих мілководних ділянках сприяють зниженню розчиненого у воді кисню. Збільшення площ заростання та їх продукційних характеристик призведе до дефіциту розчиненого кисню на мілководдях водосховища.

Таблиця 1. Добова динаміка вмісту розчиненого кисню у воді (мг О2 / дмі) серед заростів водяного горіха плаваючого ( серпень, 2000 р.).

Примітка: у чисельнику мг О2 /дмІ, у знаменнику - % насичення киснем.

Таблиця 2. Виділення та поглинання кисню (мг О2 / г сирої маси) вищими водяними рослинами у Канівському водосховищі.

Таблиця 3. Добова динаміка вмісту розчиненого кисню у воді (мг О2 / дмі) біля о. Ольжич та Казачий ( серпень, 2000 р.).

Література

1. Астапович Н.Г. Фотосинтез макрофитов в неглубоких водоемах // Тр. Белар. НИИ рыб. хоз. , 1972.-т.8.- 185 с.

2. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов.- М: Наука,1960.-389 с. 3. Дубняк С.С., Цапліна К.М., Кузько О.О. Вплив попусків ГЕС на кисневий режим мілководь річкових ділянок водосховищ // Наукові записки, серія: біологія, Тернопільський пед., 2001 р.-Період вид. 4 (15).- С. 211-213.

3. Кузько О.А. Эпифитные группировки водослей в каналах и их значение для формирования качества воды // Гидробиол. ж. ,1988.-т.24, №6.-С. 25-28.

4. Покровская Т.А. Экологические условия фотосинтеза литоральных гидрофитов - Антропогенное эвтрофирование озер.-М: Наука,1976.-119с.

5. Оксиюк О.П., Стольберг Ф. Управление качеством воды в каналах.- К: Наукова думка,1986.-171с.

6. Тимченко В.М. Эколого-гидрологические исследования водоемов северо-западного Причорноморья. - К.: Наук. Думка,1990.-236 с.

7. Якушин В.М. Роль перифитона высших водных растений в деструкции органического вещества // Гидроб. ж., 1996.-т.32 №2.-С.41-47.

Размещено на Allbest.ru