Особенности донных отложений памятника природы регионального значения озера Широха Меленковского района Владимирской области

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Особенности донных отложений памятника природы регионального значения озера Широха Меленковского района Владимирской области

Сальникова Дарья Вячеславовна



Введение

В настоящее время повышенный интерес природоохранных организаций и исследователей вызывают существующие памятники природы нашего региона. Сфера этих интересов распространяется на их текущее состояние, динамику происходящих на них изменений, величину антропогенного воздействия и его последствия для охраняемых территорий.

Одним из интереснейших памятников природы региона является гидрологический объект - озеро Широха, расположенный в Меленковском районе, в двух километрах от деревни Двоезёры. Уникальность озера определяется его чистотой и наличием реликтового растения полушника озерного (Isoeteslacustris), занесенного в Красную Книгу России.

В ходе экологической экспедиции 2018 года, посвященной изучению состояния озерной воды и прилегающей охраняемой территории, в результате использования методов биоиндикации, химического анализа, наблюдения было установлено, что не смотря на увеличение антропогенной нагрузки, вода в озере остается достаточно чистой, что благоприятно сказывается на развитии популяции полушника озерного.

Исследованиями была определена трофность озера, которая соответствует переходному типу от олиготрофного к мезотрофному.

Вместе с тем, результаты промеров показали, что глубина озера стала меньше, по сравнению с данными предыдущей экспедиции (3,2 м-2018 год, около 6 м-2012 год). Во время промеров глубин было обнаружено, что груз ложится на илистый слой. При погружении заостренного шеста установлена глубина илистого слоя до 3 м. Кроме того, было установлено, что часть популяции полушника озерного оказалась присыпана илистым слоем. Полученные данные послужили основанием организации исследования факторов формирования и последствий накопления илистого слоя в озере для экологической экспедиции 2019 года.

Таким образом, целью работы стало выявление геоэкологических и геохимических особенностей донных отложений озера Широха для определения их потенциального влияния на развитие полушника озерного.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Проанализировать литературу по данному вопросу.

Отобрать и описать пробы донных отложений и воды озера Широха.

Выявить факторы природного и антропогенного характера, способствующие накоплению донных отложений.

Установить характер влияния донных отложений на качество воды в озере и перспективы его развития.

Сформулировать рекомендации по возможности сокращения донных отложений.

Объект исследования: донные отложения озера Широха, имеющего ледниковое происхождение.

Предмет исследования: геоэкологические особенности донных отложений.

Новизна работы заключается в первичном изучении донных отложений на озере Широха.

Практическая значимость состоит в возможности сделать выводы о влиянии донных отложений на дальнейшее развитие озера и его растительности.

Гипотеза: накопление донных отложений оказывает негативное воздействие на развитие озера.



1. Обзор литературы

1.1 История изучения вопроса донных отложений

Первоначально интерес к озерным отложениям был связан с возможностью их использования как природного сырья. Природным сырьем являлся озерный сапропель, песок, глина и даже болотная железная руда.

Научный подход к озерным отложениям стал использоваться довольно поздно, с середины 19 века. При этом происходило постепенное усложнение изучения через усовершенствование приборной базы, лабораторных методов и способов.

До начала 20 века интерес ученых был направлен на многочисленные озера послеледникового периода с их глинистыми отложениями. Данный материал был представлен в работах П.А. Кропоткина «Исследования о ледниковом периоде».

В период с 1900 по 1920 годы исследования донных отложений заключались в изучении химического и минералогического состава накапливаемых в озерах осадках, а так же изучались процессы накопления сапропеля.

В предвоенное время донные отложения изучали с точки зрения возможности их использования для нужд сельского хозяйства (в качестве удобрения), для отопления, для производства химических продуктов.

В послевоенное время изучение донных отложений происходило, в том числе на основе теории литогенеза (природные процессы образования и изменения осадочных горных пород), и с точки зрения возможности их использования. Детальному изучению подвергались донные отложения озер европейской части России.

В последнее десятилетие 20 века и в 21 веке изучение озер направлено в первую очередь как источники пресной воды для планеты, а так же донные отложения позволяют изучить изменение природы и климата в прошлом.

Современные инструментальные методы позволяют детально изучить донные отложения во всех аспектах. Особенно интересен этот вопрос экологам, как представителям комплексной науки по изучению природных компонентов.

1.2 Причины заиливания озер

Для изучения вопроса состава и значения донных отложений на примере конкретного озера необходимо познакомиться с причинами заиливания озер в природе.

Донные отложения образуются в результате целой группы факторов, к которым относятся: климатические, гидрологические, физические, химические, биологические. Влияют процессы, происходящие на водосборной площади и в самих озерах.

Последовательность данных процессов может выглядеть следующим образом:

- в процессе формирования ложа водоема и берегов начинается образование осадкообразующего материала;

- материал формирования донных отложений (седиментационный материал) накапливается под воздействием климата, растительности, геологии, почв водосборного бассейна и антропогенной деятельности. Процессы, усиливающие эрозию, выветривание способствуют ускорению накопления вещества донных отложений;

- осадочный материал заносится в озеро текучими водами и ветром (аллохтонное вещество);

- образование органического вещества под влиянием деятельности гидробионтов (автохтонное вещество);

- сложная смесь осадочного материала и органического вещества перемешивается и осаждается на дно озера;

- новые порции осаждающегося материала приводят к захоронению осадков и их преобразованию в осадочные породы в результате диагенеза.

В озерах, сформированных в условиях ледового литогенеза, преобладает аллохтонный материал, слоистость отложений по сезонам, незначительное содержание органики. Озера с гумидным литогенезом отличаются избытком увлажнения, преобладанием механических осадков над биогенными, высоким содержанием органики и автохтонных компонентов. Скорость накопления илов до 1 мм в год. В таких условиях образуются органо-минеральные и органогенные илы, или сапропели.

Озерная котловина и рельеф дна влияют на распределение донных отложений. Более крупный материал отложен на мелководных зонах, а тонкозернистый на более глубоких участках.

В озерах средней полосы на процессы осаждения донных отложений влияют так же сезонные перемешивания водной массы из-за изменения температур. Термическое перемешивание влияет и на содержание кислорода, который определяет сохранность органики. Органические остатки лучше сохраняются в анаэробных условиях. Вместе с тем, анаэробные условия являются ограничивающим фактором для видового разнообразия и численности живых организмов в озерах. Кроме того, в анаэробных условиях сероводород в значительных концентрациях является токсичным для многих организмов. На дне озера определяются три зоны, выделение которых связано с гидрологическим режимом: 1) зона размыва (эрозии) донных отложений; 2) зона "нулевых" отложений, где количества осаждаемого и выносимого материала равны; 3) зона накопления (аккумуляции).

Главным природным фактором в распределении донных отложений озер гумидной зоны являются механические отличия осадкообразующего материала. Осадки накапливаются или под влиянием совокупности описанных выше факторов или в результате размыва и переноса уже накопленных осадков. Процессы осадконакопления (заиливания) в озерах определяются так же различного вида антропогенными факторами. Самыми распространенными являются загрязнение донных отложений, иловых и придонных вод. Большая часть загрязняющих веществ поступает в озера в растворенной или взвешенной форме. Возможны механические загрязнения. Значительная часть микроэлементов связана с глинистыми осадками.

При накоплении на дне водоемов осадки начинают преобразовываться: уплотняются, уменьшается поровая вода, меняется физико-химический состав. Большое значение в процессах раннего накопления осадочного материала играют иловая микрофлора и хемоавтотрофные микроорганизмы, которые преобразуют органическое вещество.

Таким образом, процесс заиливания озер происходит в результате влияния большого количества факторов.

1.3 Виды донных отложений

Под влиянием перечисленных выше факторов, в озерах средней полосы возможно формирования различных отложений.

Чаще всего озерные отложения представлены сапропелем. Сапропели накапливаются на всем протяжении развития озер, иногда несколько тысячелетий. В состав сапропелей входит органическое вещество и карбонат кальция (автохтонный компонент, который накапливается в самом озере). Меньшую долю составляют глины и кварц.

Сапропели формируются в результате сложных процессов, происходящих в водной среде с участием микроскопических обитателей озера - планктона, который в свою очередь представляют организмы растительного и животного происхождения. Большое значение имеют низшие растения, диатомовые сине-зеленые и зеленые водоросли, представители зоопланктона - рачки, циклопы, дафнии, коловратки и пр. Отмирающие организмы фито- и зоопланктона осаждаются на дно, разлагаясь в толще воды. С отмирающими высшими водными растениями они образуют верхний слой донных отложений - пелоген (греч. - илообразующий). В этом слое активны личинки насекомых, черви, моллюски. Пелоген является для них субстратом и пищей. Значительную роль в преобразовании органического вещества играют аэробные и анаэробные бактерии. Особый вклад вносят гумусовые вещества, сносимые в озера водами, стекающими с суши, особенно в районах заболоченных участков.

По общему химическому составу сапропели бывают двух типов: 1) кремнеземистые, с темно-оливковым цветом, зола которых содержит более 50% SiO2; 2) известковистые, зола которых содержит более 50% CaO, со светлой окраской (сероватой, желтоватой или розовой). Бывают сапропели смешанного типа. Пресноводные сапропели содержат много органики.

В пресноводных озерах на дне может быть слой торфа с разной степенью разложенности.

Сапропели верхних слоев отличаются большой влагоемкостью, мелкой дисперсностью. При увеличении глубин концентрация илового раствора в сапропелях увеличивается.

Таким образом, донные отложения отличаются в зависимости от условий формирования по механическому, химическому, органическому составу, содержанию гумусовых компонентов, влагоемкости. Различия в составе донных отложений оказывают влияние на развитие остальных компонентов озерной системы и самое главное на качество воды.

1.4 Последствия заиливания для озер

На протяжении своего развития озера претерпевают сложные изменения. Исследователи выделяют в их жизни периоды юности, зрелости, старости и угасания. В начале образования озера имеют максимальную глубину, так как еще не накопились донные осадки. Вода таких озер голубого или зеленоватого цвета с высокой прозрачностью. По мере развития на дне озер накапливаются минеральные и органические осадки, заполняющие мелкие неровности дна. Берега становятся более пологими, на озерах образуются отмели, увеличение глубин происходит постепенно. Цвет воды становится от зеленого до светло-желтого. Развитие микроскопических водорослей уменьшает прозрачность воды.Водоемы в стадии старости становятся мелководными. Котловины заполняются озерными осадками. Берега и дно становятся плоскими, происходит заболачивание отдельных участков. Вода приобретает коричневатый оттенок.

Довольно распространенным явлением в средней полосе является формирование болот на месте озер. Зарастанию озер способствует формирование сплавнин толщиной от 0,5м.-1 м. и более. Сплавнины образуются как покров из трав и мха при укреплении осоками. Данный способ обмеления является более редким, чем обмеление.

В результате накопления донных отложений в озерах, в том числе ледникового происхождения продолжительность их жизни исчисляется несколькими тысячами лет. С самого начала жизни в озерах идет непрерывное накопление осадков. В среднем за год в водоеме отлагается слой толщиной 1-2 мм. За тысячу лет образуется слой в 1-2 м. В результате антропогенных процессов скорость заиливания возрастает в 3-4 раза. Скорость накопления и вещественный состав донных отложений сильно зависят от глубины водоемов. Мелководные озера богаче органической жизнью, в них быстрее накапливаются мощные толщи сапропелей, мощность которых может достигать 5-9 м. Исследования строения болот показывают, что за последние 10 тыс. лет исчезли озера глубиной до 6-8 м. Причинами ускоренного заболачивания озер являются вырубка лесов, распашка, внесение минеральных удобрений на прилегающие поля, осушение болот, понижение уровня озер, которое актуально для последних десятилетий. Данные процессы приводят и к активному заиливанию. Увеличение количества в озерной воде азота, фосфора, калия увеличиваю водную растительность и как следствие количество донных отложений. Процесс накопления сапропелей и ила сокращает количество обитателей озер. Для борьбы с негативными последствиями заиливания применяю различные методы: очистка от сапропеля путем откачивания, аэрация нижних слоев воды, внесение химических веществ, препятствующих цветению.



2. Район и условия исследования

осадкообразующий донный планктон озерный

Исследование проводилось в период с 09 по 12 июля 2019 года в Меленковском районе на озере ледникового происхождения - Широха.

Согласно проведенным в 2018 году комплексным исследованиям (биоиндикация по высшим водным растениям, по составу фитопланктона) озеро относится к типу переходных от олиготрофных к мезотрофным. Площадь озера 18,3 га. Значение промера глубины в центральной части озера составило 3,18 м. По причине засушливости и жары в июне 2019 года было заметно снижение уровня воды. Береговая линия отступила на расстояние около 0,4-0,5 м.

Рельеф по берегам озера слаборасчлененный, эрозионная деятельность выражена незначительно. Берега пологие, незначительно большая крутизна берега представлена в западной и северной части.

Тип растительности по берегам озера представлен смешанным лесом с преобладанием сосны. В западной и юго-западной части наблюдается заболачивание берега, о чем говорит соответствующий тип растительности и вязкость грунта. Более детально типы растительности и заболоченные участки представлены на карте в приложении (Приложение №1, Растительные сообщества вдоль озера).

Климат территории умеренно-континентальный, с ярко выраженной сезонностью. Среднегодовое количество осадков около 500 мм. Продолжительность периода со среднесуточной температурой ниже 0 °C -- 137 дней. Преобладающими ветрами в течение года являются ветры юго-западного направления.

Для характеристики донных отложений важным аспектом является фактор таяния снега, который обеспечивает снос с берегов в озеро твердых компонентов. Средняя толщина снегового покрова в районе исследования около 50 см. в год.

Погодные условия периода исследования в дневное время были следующими:

Таблица 1

Дата	t С	Давление, мм.рт.ст.	Облачность	Ветер	Погодные явления
9.07.19	+16С	738	облачно	западный 4 м/c	гроза, дождь
10.07.19	+20С	737	переменная облачность	западный 5 м/с	без осадков
11.07.19	+19С	739	облачно	западный 3 м/с	дождь
12.07.19	+22С	743	малооблачно	юго-западный2 м/с	без осадков

В целом, погода способствовала изучению объекта в соответствии с целями и задачами.



3. Методы исследования

Для выполнения задач, обеспечивающих выполнение цели работы, были использованы следующие методы и методики.

Методом наблюдения и промеров были определены отличия в величине донных отложений разных районов озера, отличия в характере прибрежной растительности. В ходе работы путем обхода околоводной территории были отмечены и закартированы территории с песчаным дном у берега и территории, где иловые отложения начинаются сразу с малой глубины. С помощью шеста и рулетки, с лодки была определена мощность иловых отложений в нескольких выбранных точках озера, в зависимости от типа берега и характера его растительности.

Картографический метод для выбора и обозначения районов взятия образцов донных отложений. Метод заключался в выборе 4 точек озера с разной глубиной и местоположением, где были взяты пробы ила для дальнейшего изучения. Местоположение точек обозначалось на карте.

Важной характеристикой илов, которая определяет их свойства, является гранулометрический состав. Он служит основным материалом при типизации донных отложений. Гранулометрический состав влияет на накопление органических веществ, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность и другие показатели донных отложений. Исходя из гранулометрического состава донные отложения делят на несколько групп, среди которых : илы с большим содержанием частиц более 1 мм., илы с большим содержанием тонкодисперсной фракции (алевритово-пеллитовая), с размерами частиц 01-0,01 мм.и менее. В третью группу входят илы с особым механическим составом. Данные отложения формируются под воздействием определенных факторов, которые выявлялись в ходе работы. Среди факторов рассматривались местоположение озера, глубина, органолептические свойства воды, водная растительность, околоводная растительность, трофическое состояние и другие показатели, включая антропогенные нагрузки. В основу исследований были положены методы, изложенные в практикуме для школьников «Изучаем водоемы: как исследовать озера и пруды» (5).

К органолептическим показателям относятся цвет, запах, осадок, прозрачность, температура. Цвет определяется путем рассматривания пробы воды, налитой в прозрачную пробирку на фоне белого листа, и устанавливается по имеющемуся оттенку. Вода может быть прозрачной, зеленоватой, желтоватой, бурой, коричневатой. Запах воды определяется у образца воды естественной или комнатной температуры и может быть слабым, заметным, отчетливым, сильным. Естественный запах может быть болотным, глинистым, древесным, сероводородным. Мутность воды определялась с помощью прозрачного стакана и листа с темным шрифтом, который прикладывался к наполненному озерной водой стакану. Температура воды определяется несколькими измерениями в течение дня с помощью водного термометра. Вкус определяется у воды, взятой из озера, после кипячения. Осадок может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим. В зависимости от состава он может быть илистым, песчаным, глинистым. Прозрачность определялась при помощи диска Секки, который погружался с лодки в нескольких местах озера, включая центральную часть.

Так как характер растительности и частота встречаемости индикаторов не изменились по сравнению с данными экспедиции 2018 года, то и тип трофности остался неизменным.

Уровень залегания грунтовых вод определялся методом биоиндикации по растениям, представленным в приложении (Приложение №3, Определение уровня залегания грунтовых вод методом биоиндикации ).

Величина антропогенной нагрузки и ее виды определялись по методике маршрутного учета А.С.Боголюбова. Маршрутный учет антропогенных воздействий проводится с целью выявления различных видов негативной деятельности человека на озеро и их картирование. Учет проводится с помощью компаса, по определенному заранее маршруту, который не предполагает отклонения. Использовался метод замкнутого кругового маршрута. Оптимальная протяженность маршрута 2-4 км. Ширина учетной полосы 10-40 м. Для облегчения расчетов объекты делятся на группы:

1) «измеряемые» объекты - имеющие различные размеры,

2) «неизмеряемые» объекты - имеющие «стандартные размеры»,

3) «точечные» объекты, как правило, имеющие стандартные размеры.

«Измеряемыми» объектами являются:

а) антропогенные формы микрорельефа: мелиоративные канавы, ямы, рвы, промоины и овраги искусственного происхождения, и т.д.;

б) антропогенные нарушения почв и травянистой растительности - обширные участки повреждений от тяжелой техники, шоссе и грунтовые дороги, тропы, ямы, рытвины, свалки мусора, обширная вытоптанность;

в) искусственные водоемы и водотоки - пруды, заболоченные участки, мелиоративные и другие каналы, водоотводы;

г) антропогенные нарушения древесной растительности - лесные просеки (любого происхождения - под линиями электропередач, связи, дорогами, газопроводами и т.п.), вырубки, выгоревшие участки;

К категории «неизмеряемых» объектов относятся линии электропередач, линии связи, трубопроводы и другие объекты, имеющие стандартные размеры.

К категории «точечных» объектов относятся:

а) бытовой мусор, находящийся на земле - бумага, пластик, бутылки, банк и др.

б) антропогенные повреждения почв и травянистой растительности - костровища (размером менее 1 м в диаметре и более 1 м);

в) антропогенные повреждения древесной растительности - сухие и суховершинные деревья, спиленные, срубленные деревья , поваленные стволы, деревья с механическими повреждениями стволов (насечки, обугливание);

г) встречи синантропных животных (серая ворона, грач, галка, скворец, чайки; бродячие кошки, собаки).

Данные из результатов обхода территории обрабатываются, суммируются по каждому объекту в отдельности и заносятся в соответствующие таблицы.

Для «измеряемых» объектов рассчитывается его суммарная протяженность на маршруте. Зная общую длину маршрута, находят долю данного объекта антропогенных воздействий в районе исследования (в % от общей протяженности маршрута). Для «неизмеряемых» объектов подсчитывается сумма пересечений (встреч) и данная величина приводится в соответствие к единице протяженности маршрута.

Для «точечных» объектов рассчитывается суммарное число в полосе учета. Зная общую длину маршрута и ширину учетной полосы, определяют «плотность» данного объекта воздействия на единицу площади (га или кв.км местности). Для каждого типа объектов используется своя единица измерения. Результаты учета оформляются в виде таблицы. Дополнительно на карту территории наносятся места расположения самых значимых антропогенных воздействий.

Высшие водные формы растений, водоросли, околоводная растительность определяется с помощью доступных определителей в том числе в лабораторных условиях. Гидробионты, виды рыб, водные животные определяются визуально по мере встречаемости.

Исследование органолептических и химических показателей самих донных отложений, типов растительных и животных объектов, участвующих в формировании донных отложений осуществлялись следующим образом.

Цвет, состав, структура донных отложений определялись визуально на месте исследования и под микроскопом в лабораторных условиях школы. Водородный показатель определялся с помощью индикаторной бумаги. Так как школьная лаборатория не располагает необходимыми реактивами и оборудованием образец донных отложений для химического анализа был передан в МУП «Водопровод и канализация».

Метод автографии на фотобумаге, основанный на изменении окислительно-восстановительных условий в илах использует возможность восстановления бромистого серебра, находящегося в засвеченной фотобумаге, восстановленными веществами субстрата. Он использовался для определения характера восстановленности среды под влиянием деятельности аэробов и анаэробов. В эмульсионном слое фотобумаги образуются частицы металлического серебра в виде черных и бурых пятен. Интенсивность окраски пятен увеличивается по мере повышения восстановленности среды в тех местах, где происходит соприкосновение с грунтом. Восстановительные условия создаются в придонных субстратах благодаря деятельности анаэробов. Фотобумага регистрирует активность этих организмов. Аэробы цвета фотобумаги не изменяют и она остается практически белой. Аппликационный метод довольно удобен при изучении донных отложений. Для исследования были взяты две пробы ила из разных мест. Места отличались характером прибрежной растительности, глубиной взятия образца. Пробы отбирались с лодки черпаком. Техника определения уровня восстановленности заключалась в следующем:

1. Образцы ила помещают в химические стаканы. Донные отложения заливают озерной водой до слоя сверху в 1 см.

2. Фотобумагу, нарезанную полосками, нумеруют и помещают вертикально во влажные образцы донных отложений. Субстрат с помощью пластиковой линейки или стеклянной пластины (предметное стекло) прижимают к фотобумаге.

3. Бумага должна находиться в субстрате 72 часа, после чего ее промывают дистиллированной водой и закрепляют гипосульфатом натрия.

4. Полоски просушивают, чтобы эмульсионный слой был сверху.

Полученные результаты анализируются и на их основе делаются выводы.



4. Результаты исследования

Перемещаясь на лодке, и совершая пеший обход вдоль озера, было установлено, что величина и размещение донных отложений имеют отличия в разных частях озера, как и характер прибрежной и водной растительности их определяющей.

Таблица 2

№ точки	Место расположения	Тип берега	Характер растительности	Примечания
	Юго-западная часть озера	Заболоченный	Брусничник, сфагновый мох, багульник (Приложения №1,2).	Грунтовые воды близко к поверхности, по результатам почвенной прикопки на расстоянии 1,5 м. от уреза воды, на основании биоиндикации по растениям. Грунтовые воды на глубине 0-0,5 м. Сплавнина размером 100 на 50 м. Заиливание от берега. Сероводородный запах.
	Восточная часть	Пологий, песчаный	Ель, сосна	Нет болотной растительности. Максимум заиливания на расстоянии 5 м. от берега.
	Южная часть	Пологий, песчаный	Камыш, сосны	Толщина органических остатков незначительная. Шест упирался в твердое дно.
	Северная часть	Слабозаболоченный	Сфагновый мох, багульник	Толщина ила средняя. Большая антропогенная нагрузка на берег и акваторию.

Участки промеров отличаются глубиной, характером околоводной и водной растительности, величиной антропогенной нагрузки прибрежной зоны.

На карте в Приложении № 2 обозначены точки взятия образцов донных отложений с помощью шеста и черпака. Характер донных отложений в каждой точке имеет отличия по степени разложения органического материала, цвету, гранулометрическому составу, органолептическим показателям. Взятые пробы ила были исследованы визуально, с помощью светового микроскопа.

Были выявлены илы с большим содержанием частиц более 1 мм.в юго-западной части озера, отличающейся заболоченностью берега и обилием водной растительности. В этом же месте наблюдался отчетливый запах сероводорода, являющийся следствием разложения органических остатков. Илы с большим содержанием тонкодисперсной фракции (алевритово-пеллитовая), с размерами частиц 0,1-0,01 мм. и менее были выявлены в северной, восточной части озера, где представлены песчаные берега или берега с почвами супесчаного механического состава. Главными компонентами, формирующими донные отложения на озере Широха, являются остатки растений, как водных, так и околоводных, которые попадают в озеро с берега. Кроме того, значительную роль играют водоросли (особенно диатомовые), разновидности которых представлены в Приложении №5. В процессах накопления донных отложений принимают участие и живые организмы, среди которых были обнаружены жуки плавунцы, личинки стрекоз, бокоплавы, дафнии. Состав донных отложений представлен на фотографиях в Приложении №6: водоросли, микроорганизмы, разлагающиеся растения.

На формирование донных отложений оказывают влияние и органолептические свойства самой озерной воды. По результатам проведенных наблюдений и исследований были установлены следующие показатели.

Таблица 3

Свойство	Показатель
Температура воды	+22С
Привкус	отсутствовал
Осадок	отсутствовал
Механические загрязнения	семена растений, сухие листья, ветки.
Прозрачность	2 м. 78 см.
Цвет	желтоватый
Запах	отсутствовал
Водородный показатель	6

По расчетным данным, представленным в таблице Приложения №7 (Определение трофности озера по биоиндикаторам) было подтверждено, что озеро является переходным от олиготрофного к мезотрофному (показатель трофности 2,2) , что является типичным процессом для лесных озер средней полосы России.

Величина антропогенной нагрузки и ее виды определялись по методике маршрутного учета А.С. Боголюбова. Было установлено, что по сравнению с прошлым годом величина антропогенной нагрузки на озеро увеличилась, что выражается в большем количестве костровищ, поврежденных деревьев, вытоптанности и замусоренности. Увеличение антропогенной нагрузки объясняется жарким июнем, который способствовал многократному увеличению потока туристов. По некоторым показателям увеличение произошло в 2-3 раза.

Растения заболоченных участков в местах наибольшего заиливания представлены в систематическом списке Приложения №4. Данные говорят о большом количестве органической массы, попадающей в озеро.

Кроме высших растений для формирования донных отложений важную роль играют водоросли. Список водорослей, обнаруженных в озере, представлен в Приложении №5.

Из гидробионтов за 3 дня экспедиции были обнаружены: губки (Spongilla lacustris), личинки стрекоз (Odonбta), поденки (Ephemeroptera), водяные клопы (Notonecta). По сравнению с экспедицией прошлого было заметно увеличение количества мальков окуня (Perca fluviatilis), который встречался не только на мелководной зоне, но и на глубине. Традиционными обитателями озера Широхи являются утки чирки (Anascrecca), которые за время экспедиции наблюдались ежедневно в количестве двух особей. В отличии от экспедиции прошлого года была обнаружена особь ондатры (Ondatra zibethicus).

Результаты промеров донных отложений в 4 точках, выбранных для исследования, представлены в таблице.

Таблица 4

Расстояние от берега (м.)	Толщина донных отложений (м.)
5	2,26
5	1,5
7	0,15
1,5	0,6

Донные отложения состоят из смеси песка с органическими остатками разной степени разложения. По цвету донные отложения серовато-зеленые, темно серые и черные. В составе представлены разлагающиеся водоросли, водные и прибрежные растения, попадающие в воду с поверхностными стоками, в результате антропогенного участия. Донные отложения имеют запах от слабо выраженного гнилостного до отчетливого сероводородного в заболоченных участках. Водородный показатель в точке отбора рядом с заболоченным участком 5, в точке на сухом песчаном берегу 6,5.

Данные о химическом составе донных отложений представлены в протоколе исследования МУП «Водопровод и канализация» в Приложении №10 (Протокол количественного химического анализа придонных вод.)

Метод автографии на фотобумаге, который применялся к донным отложениям из трех мест забора проб, показал, что только в образце с участка №4 проявились очень незначительные бурые пятна. Это говорит о том, что донные отложения представляют собой окислительную (аэробную) среду, которая содержит активный кислород и способствует быстрой минерализации органических остатков. Неокрашенная фотобумага на остальных участках говорит об анаэробных процессах, которые замедляют разложение остатков и приводят к накоплению восстановителей. Доказательством этого является устойчивый сероводородный запах.



Выводы

По результатам проделанной в ходе исследования работы было установлено, что процесс заиливания озер в средней полосе является естественным и неизбежным. Накопление донных отложений может происходить с разной интенсивностью, они могут отличаться по составу и свойствам в зависимости от ряда факторов. Вопрос формирования, состава и изменения донных отложений, по сравнению с другими характеристиками озер изучается сложнее. По этой причине данные о донных отложениях озера Широха в литературных источниках практически отсутствуют. Донные отложения озера Широха представлены разными по составу и свойствам илами: илы с размерами частиц более 1 мм., с размерами менее 1 мм., имеющие разную степень разложения органических остатков и разную толщину слоя. Максимальная толща была установлена в точке промеров №1, на расстоянии 5 м. от берега и составила 2,26 м. Это можно объяснить значительной глубиной данного участка и характером береговой и водной растительности (переувлажненный, заболоченный), которая дает большое количество органического вещества.

Сухой остаток, показывающий сколько в биомассе содержится организмов, окисляющих органические вещества составляет 17,1 г/л. Водородный показатель 7,18 свидетельствует о максимальной способности к осаждению органического вещества. Показатель аммония-ион говорит об отсутствии превышения, так как в естественных условиях не должен быть более 0,5 мг/л. (6).

ПДК аммонийных соединений составляет 0,5 мг/л (7), что по данным химического анализа позволяет сделать вывод об отсутствии их превышения в донных отложениях озера Широхи.

В природе увеличение фосфат-ионов свидетельствует об эвтрофикации водоемов, приводящему к их цветению. Средний показатель для водоемов составляет 10-32 мг/л , поэтому данные химического анализа 0,24 мг/л свидетельствуют об отсутствии превышения. Прозрачность надиловой жидкости менее 25 см/л подтверждает хорошее качество озерной воды. Высокая влажность осадка свидетельствует о способности водоема к самоочищению.

Из факторов природного характера на донные отложения в большей степени влияют типы береговой растительности, степень увлажнения берегов, состав и количество водорослей, увеличение которых приводит к большему накоплению сапропеля и ила. Из антропогенных факторов, влияющих на донные отложения, отмечается увеличение степени нагрузки на водоем со стороны отдыхающих, которая потенциально может изменить химический состав и привести к увеличению скорости накопления донных отложений.

Таким образом, существующие показатели характеристики донных отложений свидетельствуют о естественном процессе их накопления и отсутствии негативного влияния на жизнь и развитие растительных и животных водных организмов. Существующие донные отложения не оказывают вредного воздействия на охраняемый полушник-озерный.

Потенциально негативное влияние может оказать участок, где наблюдается устойчивый сероводородный запах, вызванный разложением избытка органической массы в аэробных условиях.

Проведенные исследования свидетельствуют о незначительном влиянии существующих донных отложений на развитие озера. Их увеличение является естественным процессом развития озера. Негативное воздействие может возникнуть в случае многократного усиления антропогенной нагрузки, которая изменит химический состав воды и донных отложений и повлияет на способность озера к самовосстановлению. Поэтому, основной рекомендацией является снижение антропогенной нагрузки и ликвидация замусоренности в прибрежной зоне.



Литература

1. Гарин Э.В. Водные и прибрежно-водные макрофиты России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР), Рыбинск: Рыбинский Дом печати, 2006. -- 180 с.

2. Голлербах М.М., Полянский В.И. и др., Название: Определитель пресноводных водорослей СССР, М., Советская наука, 1983.

3. Лесненко В. К. Как долго живут озера. Причины угасания. // Псковские озера. Л., 1988.

4. Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озер: метод. пособие / Сост. Боголюбов А.С. - М.: Экосистема, 1996

5. Практикум «Изучаем водоемы: как исследовать озера и пруды», под редакцией проф. Коробейниковой Л.А., проф. Воробьева Г.А., Вологда, «Русь», 1994.

6. Превезенцев Ю.А. Интенсивное прудовое рыбоводство, учебник для вузов, М., Агропромиздат, 1991.

7. Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Организация и проведение наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях водных объектов. Ростов-на-Дону, 2003.

8. http://ecosystema.ru/08nature/vod/описание водорослей



Приложение 1

Рис. 1. Растительные сообщества вдоль озера



Приложение 2

Рис. 2. Карта района исследования с точками промеров донных отложений



Приложение 3

Таблица 5. Определение уровня залегания грунтовых вод методом биоиндикации. Растения - индикаторы залегания грунтовых вод и характера увлажнения почв

Индикаторы
Тип леса	Группы растений	Глубина грунтовых вод
Ельник кисличник	Кислица заячья, седмичник европейский, майник двулистный	3 - 5
Ельник черничник	Черника, кислица заячья, зеленые мхи	1-3
Ельники долгомошники	Черника, багульник, мох политрихум	До 1 м
Ельники сфагновые	Багульник, андромеда, Кассандра, сфагновые мхи	0-0,5
Ельники дубовые	Ясменник душистый, медуница неясная, звездчатка ланцетовидная, зеленчук	5-10
Сосново ельник кисличник	Кислица заячья, папоротники, зеленые мхи	3-5
Сосново ельник черничник	Черника, брусника, кислица, папоротники, зеленые мхи	3-5
Сосняк лишайниковый	Кошачья лапка, ястребинка волосистая, кладонии	Более 10
Сосняк брусничный	Брусника, зеленые мхи	3-5
Сосняк черничник	Черника, кислица, зеленые мхи	До 2 м
Сосняк орляковый (папоротник)	Орляк, кислица, майник двулистный	1-3
Сосняк долгомошный	Голубика, черника, мох политрихиум	0,5-1
Сосняк сфагновый	Багульник, Кассандра, сфагнум	0-0,2



Приложение 4

Растения заболоченных участков вдоль озера.

Отдел Bryophyta

Класс Sphagnopsida Schimp.

Порядок Sphagnales C. Martius

Семейство SphagnaceaeMartynov

1. род Sphagnum L. (сфагнум)

Отдел Magnoliophyta

Класс Magnoliopsida

Порядок Ericales

Семейство Ericaceae

1. Andromeda polifolia L. (подбел обыкновенный)

2. Arctostaphylos uva-ursi (L.) Spreng. (толокнянка обыкновенная)

3. Oxycoccus palustris Pers. (клюква болотная)

4. Ledum palustre L. (багульник болотный)

5. Callunavulgaris (L.) Hull (вереск обыкновенный)

6. Chamaedaphne calyculata (L.) Moench (болотный мирт)

Порядок Droserales

Семейство Droseraceae

1. Drosera rotundifolia L. (росянка круглолистная)

2. Drosera anglica Huds. (росянка английская)

Порядок Cyperales

Семейство Cyperaceae

1. Eriophorum vaginatum L. (пушица влагалищная)

2. Carex juncella (Fr.) Th. Fr. (осока ситничковая)

3. CarexvesicataMeinsh. (Осока пузыреватая)

4. CarexripariaCurtis (осока береговая)

5. Carexacuta L. (осока острая)

6. Eleocharispalustris (L.) Roem. &Schult. (ситняг болотный)



Приложение 5

Таблица 6. Состав водорослей в озере Широха

№	Таксон/автор	Относительная частота встречаемости (%)	Частота встречаемости	Индекс сапробности	sh
BACILLARIOPHYTA (диатомовые)
1	Fragilaria capucina Desm. var. Capucina (флагилярия)	1	1	1,5	1,5
2	Melosira varians Ag (мелозира)	1	1	1,5	1,5
3	Navicula cryptocephala Kьtz. var. Cryptocephala (навикула)	1	1	3	3
CHLOROPHYTA (зеленые)
4	Oocystis borgey Snow	1	1	2	2
5	Tetraedron incus (Teiling) G.M.Smith	1	1	2	2
CYANOPHYTA (сине-зеленые)
6	Oscillatoria limosa Ag. f. Limosa	1	1	2,5	6
CHAROPHYTA (харофитовые)
7	Staurastrum cingulum var. obestum G.M. Smith	1	1	2	2



Приложение 6

Рис. 3. Фотографии образцов донных отложений



Приложение 7

Таблица 7. Определение трофности озера по биоиндикаторам

Вид растения	Тип водоема	Частота встречаемости	Показатель оценки
Сабельник болотный (Comarum palustre)	1	3	3
Сфагновые мхи (Sphagnum)	1	3	3
Полушник озерный (Isoetes lacustris)	2	4	8
Кувшинка белая (Nymphaea alba)	3	1	3
Кубышка желтая (Nuphar lutea)	1	2	2
Вахта трехлистная (Mtnyanthes trifoliata)	1	1	1
Тростник обыкновенный (Phragmites australis)	4	4	16
Рогоз широколистный (Tэpha latifуlia)	3	3	9
Плаунок заливаемый (Lycopodiйlla inundбta)	1	1	1
Ситняг болотный (Eleocharis palustris)	3	1	3
Осока дернистая (Carex cespitosa)	3	3	9
Сумма		?=26	?=58

?(частоты встречаемости) =26 ?(показатель оценки) =58

Суммарная трофность 58/26=2,2.



Приложение 8

Таблица 8. Величина антропогенной нагрузки на прилегающую к озеру территорию

Вид антропогенного воздействия	Суммарный показатель	Доля (общий маршрут учета длиной 1900 м., шириной 10 м.)
Измеряемые объекты
Пешеходные тропы	250 м (0,25 км.)	13%
Лесная дорога	1900 м	100%
Противопожарный ров	1600 м (1,6 км.)	84%
Мусорные свалки	3 м (0,0030 км.)	0,0015%
Стоянки отдыхающих	190 м (0,19 км.)	10%
Точечные объекты
Мусор (пластик, влажные салфетки, упаковка, металлические банки, стекло и т.д.)	750	0,039 ед. на кв. м.
Костровища диаметром <1 м.	84	0,0044 ед. на кв. м.
Костровища диаметром >1 м.	52	0,0027 ед. на кв. м.
Поврежденные деревья	82	0,0043 ед. на кв. м.
Сухие деревья	16	0,00084 ед. на кв. м.
Суховершинные деревья	3	0,0002 ед. на кв. м.
Поваленные деревья	92	0,0048 ед. на кв. м.
Пни	129	0,0067 ед. на кв. м.



Приложение 9

Список растений, встречающихся на озере Широха и в прибрежной зоне

Отдел Bryophyta

Класс Sphagnopsida Schimp.

Порядок Sphagnales C. Martius

Семейство SphagnaceaeMartynov

1. род Sphagnum L. (сфагнум)

Отдел Lycopodiophyta

Класс Isoetopsida

Порядок Isoetales

Семейство Isoetaceae

1. Isoetes lacustris L. (полушник озерный)

Класс Lycopodiopsida

Порядок Lycopodiales

Семейство Lycopodiaceae

1. Lycopodiella inundata (L.) Holub (плаунок заливаемый)

Отдел Magnoliophyta

Класс Magnoliopsida

Порядок Ericales

Семейство Ericaceae

1. Andromeda polifolia L. (подбел обыкновенный)

2. Arctostaphylos uva-ursi (L.) Spreng. (толокнянка обыкновенная)?

3. Oxycoccus palustris Pers. (клюква болотная)

4. Ledum palustre L. (багульник болотный)

5. Callunavulgaris (L.) Hull (вереск обыкновенный)

6. Chamaedaphne calyculata (L.) Moench (болотный мирт)

Порядок Droserales

Семейство Droseraceae

1. Drosera rotundifolia L. (росянка круглолистная)

2. Drosera anglica Huds. (росянка английская)

3. Drosera x obovata. (роянка обратнояйцевидная)

Порядок Rubiales

Семейство Rubiaceae

1. Galium boreale L. (подмаренник бореальный)

Порядок Scrophulariales

Семейство Scrophulariaceae

1. Melampyrum pratense L. (марьянник луговой)

Порядок Menyanthales

Семейство Menyanthaceae

1. Menyanthes trifoliata L. (вахта трехлистная)

Порядок Nymphaeales

Семейство Nymphaeaceae

1. Nuphar lutea (L.) Sm. (кубышка желтая)

2. Nymphaea candidaJ. Presl&C. Presl (кувшинка чисто-белая)

Порядок Rosales

Семейство Rosaceae

1. Comarum palustre L. (сабельник болотный)

Класс Liliopsida

Порядок Typhales

Семейство Typhaceae

1. Typha latifolia L. (рогоз широколистный)

Порядок Cyperales

Семейство Cyperaceae

1. Eriophorum vaginatum L. (пушица влагалищная)

2. Carex juncella (Fr.) Th. Fr. (осока ситничковая)

3. CarexvesicataMeinsh. (Осока пузыреватая)

4. CarexripariaCurtis (осока береговая)

5. Carexacuta L. (осока острая)

6.Eleocharispalustris (L.) Roem. &Schult. (ситняг болотный)

7. Trichophorumcespitosum (L.) Hartm. (пухонос дернистый)

8. Rhynchosporaalba (L.) Vahl (очеретник белый)

Порядок Poales

Семейство Poaceae

1. Phragmitesaustralis (Cav.) Trin. exSteud. (тростник южный)

Порядок Juncales

Семейство Juncaceae

1. uncus effusus L.(ситник развесистый)

Порядок Nymphaeales

Семейство Nymphaeaceae

1. Nuphar lutea (L.) Sm. (кубышка желтая)

2. Nymphaea candida J. Presl & C. Presl (кувшинка чисто-белая)



Приложение 10

Рис. 4. Протокол количественного химического анализа придонных вод

Размещено на Allbest.ru

...