Экологическое состояние озера Лебяжье и возможности ландшафтного благоустройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Экологическое состояние озера Лебяжье и возможности ландшафтного благоустройства

З.Р. Бикмуллина, студент

Московский государственный

университет имени М.В. Ломоносова

(Россия, г. Москва)

Аннотация

Представлены результаты исследования экологического состояния оз. Лебяжье по показателям зоопланктона и зообентоса в течение вегетационного периода 2015-2016 гг. Был определен таксономический состав гидробионтов, выявлены доминирующие по численности и биомассе таксоны, рассчитаны количественные показатели и биотические индексы.

В составе зоопланктона обнаружено 42 таксона рангом ниже рода. Зообентос был представлен семью таксонами. В 2016 г. уровень воды упал, вследствие чего видовое разнообразие бентонтов снизилось по сравнению с предыдущим годом.

По показателям зоопланктона воды оз. Лебяжье оцениваются как «умеренно-загрязненные», что соответствует III классу качества воды. В то же время отмечено значительное нарушение сообществ зообентоса (их состояние характеризует водоем как «очень грязный»), что может быть связано с неблагоприятным химическим составом воды и непостоянным уровневым режимом.

Проведенное нами исследование имеет высокую практическую значимость, т.к. является научным обоснованием мероприятий по восстановлению водоема. Хаотичный массовый отдых наносит больший ущерб, чем организованный и структурированный, поэтому необходимой мерой по структуризации рекреационной нагрузки является благоустройство территории. На основании исследования нами был разработан проект благоустройства, предусматривающий 6 функциональных зон, которые позволят обеспечить отдых горожан в различных аспектах.

Ключевые слова: озеро Лебяжье, уровень воды, зоопланктон, зообентос, биоиндикация, рекреационный объект, благоустройство.

биомасса зоопланктон гидробионты таксоны озеро

Проблема сохранения и рационального использования городских водоемов становится все более актуальной. Озеро Лебяжье, расположенное в 12 км от центра Казани, является ценным рекреационным объектом, однако в настоящее время водоем находится под угрозой высыхания.

Ранее озеро представляло собой систему из четырех водоемов: Большое, Малое, Светлое и Сухое Лебяжье. По происхождению озера предположительно дюнные, либо дефляционно-карстовые [1]. В процессе строительства дорог и промышленных сооружений в 70-х годах XX века верхние части балок и оврагов были отрезаны от основной сети, и водный баланс Лебяжьих озер оказался нарушенным [2]; также был поврежден водоупорный слой.

В настоящее время из четырех озер осталось только одно - Малое Лебяжье. На водоеме проводятся различные гидротехнические мероприятия: с 2008 г. озеро пополняется водой из артезианской скважины. Однако этот проект имел отрицательные последствия для озерной экосистемы [3]. Артезианская вода имеет высокую минерализацию, что привело изменению компонентов экосистемы озера, гибели моллюсков [4].

В то же время оз. Малое Лебяжье служит местообитанием ряда краснокнижных видов (напр., Anax imperator), расположено на территории ООПТ местного значения «Горлесопарк Лебяжье» [5] и активно используется в качестве объекта рекреации.

Таким образом, исследование качества воды единственного сохранившегося водоема, который также находится под угрозой высыхания, является актуальным. В комплексе действий по сохранению оз. Лебяжье оценка качества воды является важным и необходимым элементом, так как данные исследования позволят выбрать наиболее оптимальную стратегию для сохранения и восстановления водоема [6].

Материалы и методики исследования

Материалами для исследования послужили пробы зоопланктона и зообентоса, отобранные на оз. Лебяжье в течение двух вегетационных сезонов (2015 и 2016 гг.) Пробы зоопланктона отбирали один раз в месяц в течение вегетационного периода (с мая по сентябрь 2015--2016 гг.) процеживанием 50 л воды через сеть Апштейна. Фиксация осуществлялась 4% раствором формалина. Камеральная обработка проводилась в лаборатории по общепринятым методам [7--9]. Организмы рассматривали под микроскопом, определяли до вида с использованием определителей [10--12]. Для каждой станции рассчитывали значения численности зоопланктона. Биомассу рассчитывали по степенным уравнениям, связывающим длину организмов с их массой.

Оценка качества воды по зоопланктону проведена с использованием индексов сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечека [13]. Особенности структуры сообщества были выявлены при помощи индексов Шеннона и Симпсона (по численности и биомассе) [14].

Пробы зообентоса отбирали один раз в две недели на протяжении вегетационного периода (с мая по сентябрь). Отбор проб осуществлялся на 1-4 станциях площадью 20х20 см при помощи бентосной сети. Индивидуальный вес организмов находился путем взвешивания на торсионных весах типа ВТ.

Оценку качества воды по зообентосу выполнили с использованием индексов Вудивисса и Майера.

Для создания проекта благоустройства мы использовали методы ручного и компьютерного проектирования, в том числе специализированное ПО (Graphisoft's ArchiCad, RealTime Landscaping Architect и др).

Результаты исследования

В составе зоопланктона в 2015-2016 гг. было обнаружено 42 таксона рангом ниже рода, из них 23 - коловратки, 12 ветвистоусых рачков и 7 веслоногих ракообразных. В 2015 г было определено 30 видов зоопланктона, в 2016 - 33 вида. Наибольшее разнообразие демонстрируют представители сем. Brachionidae, которые менее требовательны к качеству воды. На их долю приходится около 19% всех обнаруженных видов.

Доминировали в разные месяцы Asplanchna рriodonta, Keratella cochlearis, Trichocerca brachyura, Brachionus calyciflorus, Thermocyclops oithonoides, Polyarthra vulgaris, P. dolichoptera, Chydorus sphaericus.

Средние за вегетационный период значения численности составили 53,59 тыс.экз/м³ в 2015 и 29,28 тыс.экз/м³ в 2016 г. Максимальная численность отмечалась в мае 2015 г. и 2016 г. (160,0 и 64,4 тыс.экз/м³ соответственно), минимальная - в июне 2015 г. и июле 2016 г. (6,99 тыс.экз/м³ и 7,5 тыс.экз/м³ соответственно) (рис.1). Подобные флуктуации можно объяснить различной продолжительностью жизненных циклов организмов. Из групп зоопланктона в 2015 г. по численности преобладали веслоногие ракообразные, за исключением мая, а в 2016 г. - коловратки. Для оз. Лебяжье характерно 2 пика в развитии зоопланктона на протяжении вегетационного периода - весной (в мае) и в конце лета (в августе).

Рис. 1. Динамика численности (N, тыс.экз/м3) зоопланктона оз. Лебяжье

Биомасса зоопланктона в среднем была равна 0,22 г/м³ в 2015 и 0,037 г/м³ в 2016 г. Максимальные и минимальные значения отмечались в мае 2015 и мае 2016 гг. (0,47 и 0,01 г/м³ соответственно) (рис. 2). Подобный контраст может быть объяснен существенно большей биомассой коловраток A. priodonta, доминировавших в первый год исследования, по сравнению с биомассой K.cochlearis.

Рис. 2. Динамика значений биомассы (B, г/м3) зоопланктона оз. Лебяжье

Для оценки качества вод нами были использованы индексы Шеннона, Симпсона и индекс сапробности. В 2015 г средняя величина индекса Шеннона составила 2,49±0,33 бит/экз., что характеризует видовое разнообразие водоема как относительно высокое. Наибольшие значения индекса наблюдалось в сентябре (H=3,2 бит/экз.), минимальные - в мае (H=1,3 бит/экз) (рис. 3).

Рис. 3. Динамика значений индекса сапробности (S), Шеннона (Н) и Симпсона (D)

В 2016 г. этот показатель в среднем был равен 2,36 бит/экз. и колебался от 1,7 бит/экз. в мае до 3,03 бит/экз. в июле. Низкие показатели индекса в мае объясняются

доминированием в пробах одного из видов коловраток: A. priodonta (2015) и

K. cochlearis (2016). По средним значениям индекса водоем можно отнести к в-мезотрофному типу.

В мае также отмечены низкие показатели индекса Симпсона. В 2015 г. они составили 0,39, в 2016 - 0,51 при средних значениях 0,72 (2015) и 0,67 (2016). Максимальные значения отмечались в июне и сентябре 2015 (0,85) и июле 2016 (0,83).

Значения индекса сапробности в 2015 году в среднем составили 1,58±0,05 и колебались от 1,36 в июне до 1,66 в августе; в 2016 г. - от 1,32 в июне до 1,74 в августе, а в среднем индекс был равен 1,61. По этому параметру воды оз. Лебяжье оцениваются как «умеренно-загрязненные», в-мезосапробная зона загрязнения, III класс качества воды.

Бентосные организмы в 2015-2016 гг. были представлены семью таксонами: прудовики (Lymnea), малощетинковые черви (Oligochaeta), личинки Chironomidae, гребляки, личинки стрекоз, личинки двукрылых насекомых, личинки поденок. В 2015 г. было отмечено 6 таксонов, в 2016 - 2.

В 2015 г. в пробах наиболее часто встречались личинки комаров-звонцов (в 92% проб) и малощетинковые черви (в 30% проб). Остальные группы организмов встречались не более чем в двух пробах. В 2016 во всех пробах присутствовали личинки сем. Chironomidae, и только в июле встретились личинки поденок. Видовое богатство зообентоса оценивается как «низкое».

Сокращение видового разнообразия в 2016 г. может быть связано со снижением уровня воды в озере. С мая по июль 2016 г. озеро не пополнялось грунтовыми водами вследствие поломки насосов. Обнажение участков дна, ранее покрытых водой, могло привести к гибели малоподвижных бентосных организмов.

В 2015 г. наблюдались очень низкие количественные показатели зообентоса. Максимальные значения численности и биомассы отмечались в мае и составили 175 экз/м² и 116,6 мг/м²соответственно, минимальные - в сентябре (5 экз/м² и 6,8 мг/м²) (рис.8). Средняя численность составила 39±16 экз/м², а биомасса - 45,1±10,1 мг/м².

Рис. 4. Динамика численности (N, экз/м2) и биомассы (В, мг/м2) зообентоса оз. Лебяжь

Возможно, низкие количественные показатели связаны с воздействием инсектицидов, применяемых с целью снижения численности кровососущих насекомых в рекреационной зоне. В прибрежной зоне также отмечалась низкая численность или полное отсутствие наземных насекомых.

В 2016 году численность и биомасса зообентоса были выше, максимальные значения численности и биомассы составили 1225 экз/м² и 1837 мг/м² соответственно. Подобный контраст объясняется всплеском численности личинок хирономид, особенно в июне. Средние значения численности и биомассы составляли 234±116 экз/м² и 351±173 мг/м². Наибольший вклад в общую численность и биомассу зообентоса вносили личинки комаров-звонцов, особенно в 2016 г.

Некоторые особенности структуры зообентоса могут быть обусловлены изменением типа воды и величины минерализации, что связано с искусственным пополнением озера грунтовой водой. Так, например, ранее в озере наблюдалось обилие моллюсков-живородок (Vivivarus contectus), предпочитающих мягкую воду. В настоящее время в составе зообентоса данных моллюсков не обнаружено. Грунтовая вода из скважины содержит в себе ионы кальция и магния, сульфат-ионы, что привело к повышению жесткости воды.

По показателям зообентоса вода оз. Лебяжье характеризуется как «грязная»-«очень грязная»: в 2015 г. средняя величина индекса Майера была равна 1,91±0,27, а индекса Вудивисса - 1,33±0,21 (рис. 5). В 2016 г значения индексов были выше и составили 1,6±0,4 и 1,8±0,5 соответственно.

Рис. 5. Динамика значений индекса Майера и Вудивисса в 2015-2016 гг.

В целом бентосное сообщество было представлено небольшим количеством видов, что может быть обусловлено изменением химического состава воды, непостоянным уровенным режимом, преимущественно песчаным дном водоема, применением инсектицидов на территории рекреационной зоны и активной рекреационной нагрузкой на озеро.

Рекомендации по благоустройству

Проблемы озера Лебяжье в некоторой степени обусловлены нерегулируемой рекреационной нагрузкой на водоем. На основании проведенного исследования нами был разработан проект благоустройства прибрежной территории оз. Лебяжье, реализация которого позволит стабилизировать антропогенную нагрузку (рис. 6).

Рис. 6. Генеральный план благоустройства территории

На концептуальном уровне рекреационная зона развивает идею баланса между использованием экосистемных услуг во благо человека и сохранением окружающей среды, учитывая при этом существующие гигиенические нормативы [15-21]. Всего было предложено 6 функциональных зон.

Реализация предложенного нами проекта позволит создать комфортную среду для отдыха горожан и стабилизировать уровень антропогенной нагрузки.

Библиографический список

1. Очерки по географии Татарии. - Казань: Таткнигоиздат, 1957. - 357 с.

2. Деревенская О.Ю. Мониторинг экологического состояния озер системы Лебяжье по показателям зоопланктона // Вестник Татарстанского отделения Российской экологической академии. - 2003. - №2 (16). - С. 18--21.

3. Экология города Казани. - Казань: Изд-во ФЭН, 2005. - 300 с.

4. Рассашко И.Ф. Тексты лекций по спецкурсу «Санитарно-техническая гидробиология». - ч. 2. - Гомельский Госун-т, 1985 - 58 с.

5. Постановление Кабинета Министров Республики Татарстан от 24 июля 2009 г. N 520 «Об утверждении Государственного реестра особо охраняемых природных территорий в Республике Татарстан и внесении изменений в отдельные постановления Кабинета Министров Республики Татарстан по вопросам особо охраняемых природных территорий»

6. Деревенская О.Ю. Сообщество зоопланктона оз. Лебяжье (г. Казань) в изменяющихся условиях // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. Науки. - 2017. - Т. 159, кн. 1. - С. 108-121.

7. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / Под ред. В.А. Абакумова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 240 с.

8. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зоопланктон и его продукция. - Л., 1982. - 33 с.

9. Методы оценки качества вод по гидробиологическим показателям/ Учебно-методическая разработка по курсу «Гидробиология». - Казань, 2015. - 35 с.

10. Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. - Л.: Гидрометеоиздат (под редакцией Кутиковой Л.А и Старобогатова Я.И.), 1977. - 510 с.

11. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий / под ред. В.Р. Алексеева. - СПб, 1995. - 628 с.

12. Полевой определитель беспозвоночных / Сост.: А. Полоскин, В. Хаитов. - М. 2006. - 50 с.

13. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. - Л., 1974. - 258 с.

14. Пресноводный зоопланктон (коловратки, ракообразные) и его основные представители//Учебно-методическая разработка по летней полевой экологической практике / Сост.: О.Ю. Деревенская и Н.М. Мингазова. - Казань, 2002. - 36 с.

15. ГОСТ 17.1.5.02-80. Охрана природы. Гидросфера. Гигиенические требования к зонам рекреации водных объектов.

16. ГОСТ Р55698-2013. Туристские услуги. Услуги пляжей. Общие требования.

17. СанПиН 4060-85 Лечебные пляжи. Санитарные правила.

18. СНиП 2.08.01 (1999).

19. Система классификации пляжей, утвержденная приказом Федерального агентства по туризму от 05 сентября 2006 г. № 119.

20. Приложение №2 к постановлению Руководителя Исполнительного комитета г. Казани от 24.05.2006 №982 «О пляжах города Казани» (в редакции постановлений Исполнительного комитета г. Казани от 25.06.2009 №4996, 02.12.2010 №10773, от 25.05.2011 №2704) «Правила содержания пляжей г. Казани».

21. Постановление Руководителя Исполнительного комитета г. Казани от 24.05.2006 №982 «О пляжах города Казани».

Размещено на Allbest.ru