Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общие сведения о бассейне реки Москвы
Глава 2. Обзор литературы
Глава 3. Материалы и методы
Глава 4. Общий очерк альгофлоры р. Москвы
Глава 5. Анализ альгофлоры р. Москвы
Глава 5.1. Пространственная характеристика альгологических сообществ р. Москвы
Глава 5.2. Сезонная динамика фитопланктона р.Москвы
Глава 5.3. Сезонная динамика перифитона р.Москвы
Глава 5.4. Оценка качества вод р. Москвы по сапробности водорослей
Выводы
Приложения
Список литературы
- Пространственная характеристика альгологических сообществ р. Москвы
- Сезонная динамика фитопланктона р.Москвы
- Сезонная динамика перифитона р.Москвы
- Оценка качества вод р. Москвы по сапробности водорослей
Введение к работе
Загрязнение окружающей среды, связанное с катастрофическим ростом урбанизации, развитием индустрии и интенсификацией сельского хозяйства становится одной из важнейших мировых проблем, поэтому особенно остро стоит проблема экологического состояния водоемов и, в частности, экологического состояния водоемов нашей страны.
Негативные последствия человеческой деятельности все в большей степени сказываются на биогеофизической составляющей окружающей среды, но наиболее сильно страдает гидросфера (Кульский и др., 1986).
Анализ многолетних данных указывает на четко выраженную тенденцию увеличения числа водных объектов, находящихся в состоянии экологического и метаболического регресса. Если эта негативная тенденция сохранится, то уже в ближайшие годы чистая пресная вода станет на территории нашей страны основным лимитирующим фактором для человека как биологического вида (Сущеня и др., 1992).
Встает проблема использования водных ресурсов урбанизированных территорий, проблема очистки и переработки сточных вод, рационального использования водных объектов и их охраны (Кутсиашвили, Колесник, 1996; Мишуев, Боровков, 1995; Эльпинер, 1995; Яковлев и др., 1995а, 1995 6).
Водные объекты в условиях мегаполиса подвергаются сильному антропогенному влиянию. Очевидно, что их экосистемы претерпевают существенные и зачастую необратимые изменения. Поэтому в последнее время проблеме загрязнения городских водоемов уделяется все большее внимание. Кроме того, городские водоемы объективно отражают степень загрязнения окружающей среды урбанизированных территорий, т.к. являются аккумулирующими звеньями гидрографической цепи (Кондратьев, 2001).
Неотъемлемой частью работ по оценке экологического состояния водных объектов является количественный . и качественный анализ водорослевых сообществ.
Поэтому целью нашей работы было изучение альгофлоры р. Москвы, являющейся источником водоснабжения для г. Москвы. В частности, одной из главных задач было составление флористического списка планктонных и перифитонных водорослей р. Москвы в створах, находящихся в черте города. Контрольным пунктом служила Рублевская водозаборная станция.
Таким образом, появлялась возможность с использованием видового состава водорослей и их сапробных индексов оценить сапробность вод и проследить изменения качества воды на протяжении реки в черте города, выявить зависимость количественных и качественных характеристик альгологических сообществ в зависимости от времени и места взятия проб.
Пространственная характеристика альгологических сообществ р. Москвы
Актуальность проблемы чистой воды и водоснабжения крупных промышленных городов и их площадей водосбора не вызывает сомнения. За границей с середины прошлого века ведутся работы по экологическому мониторингу пресноводных экосистем не только мегаполисов, но и целых географических областей (Hawkes, 1962, 1976; Pan, Stevenson, 1996).
Системные исследования альгофлоры, составление флористических списков водорослей, изучение экологического состояния рек, озер и водохранилищ, подверженных сильному антропогенному влиянию ведутся на территории нашей страны примерно с середины прошлого века.
А началом лабораторных исследований воды р. Москвы следует считать 1835 год. В этом году московский химик Р.Ф.Горман произвел первые анализы солевого состава ее воды й прибрежных колодцев (Быков, 1951).
Первые бактериологические исследования реки осуществил в 1887-1888 гг. М.Б.Коцин. Он ставил своей целью путем сравнения химического и бактериологического анализа разных участков р. Москвы выяснить пригодность москворецкой воды в верхнем течении для городского водоснабжения и степень ее загрязнения в пределах города и ниже по течению (Левшина, 1974).
В 1911-1912 гг. Р. Гринберг проводила изучение флоры и фауны московского водопровода. Она брала пробы воды на Рублевской насосной станции и из водопроводного крана бактериологической лаборатории Коммерческого института, куда вода с Рублевской станции доходила через 3-4 дня (по подсчетам автора). В воде было обнаружено 32 растительных организма, принадлежащих к 3 отделам - Bacillariophyta, Chlorophyta и Conjugatae. Среди них такие, как Melosira varians, M.granulata, Fragilariavirescens, F.crotonensis, F.mutabilis, Synedra ulna, Navicula viridis, N.radiosa, Cymbella cistula, Nitzschia acicularis, N.sigmoidea, N.palea, Closterium parvulum, C.leibleinii, Cosmarium bo tryіis, Pandorina morum, Stigeoclonium tenue, Euglena viridis. Большинство организмов принадлежало к олигосапробной группе, 5 - к Р -мезосапробной, 1 - к полисапробной {Euglena viridis). Количество организмов в воде было сравнительно невелико и не превышало 750-800 организмов на 1 кубический метр воды (Гринбсрг,1913).
В 1912-1916 гг. Я.Я.Никитинский провел детальное гидробиологическое исследование р. Москвы и ее притоков. Проведенная им работа вскрыла большую самоочищающую способность р. Москвы, особенно ее перекатов. Сравнивая картину р. Москвы близ Рублево с биологической картиной заведомо чистых ручьев, он наблюдал и в той и в другой чрезвычайно много общего. Большинство доминирующих форм оказались одинаковы. В дальнейшем течении р. Москвы, как видно из исследований, произведенных в районе р. Сходни и близ Воробьевых гор, а также из исследований р. Москвы ниже Рублево, появляются в большом количестве формы, указывающие на заметное или на сильное загрязнение (Никитинский, 1909,1912,1914).
Значительные исследования были проведены С.Н. Строгановым в 1913-1916 гг. в связи с поисками новых источников водоснабжения города Москва. После тщательного осмотра Бесединского шлюза выяснилось полное отсутствие в обрастаниях и донных отложениях поли-а-мезосапробных форм, что давало возможность считать участок от Коломенского до Бесединского шлюза районом, где заканчивался процесс самоочищения (Строганов,1913а, б). Так же были изучены поля орошения (Лазарев, 1913). Автор приводит результаты химического и биологического исследований стоков.
Сезонная динамика фитопланктона р.Москвы
Одна из характерных особенностей планктонных водорослей -смена в течение года одних видов другими. Так, зимой, подо льдом фитопланктон очень беден или вовсе отсутствует (главным образом, из-за недостатка света). Вегетационное развитие водорослей фитопланктона начинается в марте-апреле, в это время появляются довольно многочисленные мелкие жгутиковые - эвгленовые, динофитовые, золотистые и холодолюбивые диатомовые. В период от вскрытия льда до установления температурной стратификации начинается бурное развитие холодолюбивого комплекса диатомовых. Так, для весеннего планктона характерны - Melosira varians, Asterionella formosa, Fragilaria intermedia , Diatoma vulgare.
Летом, при температуре воды выше 15С наблюдается максимум продуктивности синезеленых, эвгленовых и зеленых водорослей (Вассер и др., 1989). Летний комплекс видов характеризуется преобладанием зеленых водорослей - Pediastrum boryanum, P.duplex, P.tetras, Scenedestnus accuininatus, S.quadricauda, Volvox tertius, Closterium ehrenbergii, иногда встречаются эвгленовые - Euglena deses, E.mutabilis, E.spyrogira. Для летнего планктона характерно массовое развитие синезеленой водоросли Microcystis aeruginosa, вызывающей «цветение» воды. Как правило, развитие водоросли начинается еще в мае - июне и частота ее встречаемости не превышает 2-3 баллов. К середине августа водоросль массово развивается в русле р. Москвы и становится видна даже не вооруженным глазом. В условиях теплой осени (как это было в 1998 году) массовое присутствие Microcystis aeruginosa можно было наблюдать в планктоне до октября. Следует отметить, что на протяжении всего периода наблюдений «цветение» воды, вызванное этой синезеленой водорослью возникало ежегодно и только в русле р. Москвы. Для р. Сетуни и р. Яузы массового развития Microcystis aeruginosa отмечено не было, частота встречаемости этой водоросли в р. Сетунь не превышала 3 баллов, а для р. Яуза эта водоросль отмечена вообще не была.
В осеннем планктоне наблюдается второй пик развития диатомовых. Встречаются такие виды, как Aulacosira italica, A. islandica, Melosira varians, Navicula placentula, N. tripunctata.
Сезонная динамика водорослей обусловлена двояко - внутренним эндогенным ритмом и совокупностью внешних условий, которые могут способствовать или препятствовать развитию вида в данный момент. В замерзающих на зиму реках, весенний пик развития диатомовых водорослей обусловлен тем, эти виды попадают в условия отсутствия конкуренции и способны давать большую биомассу, образуя сообщества из небольшого количества видов. Устойчивые летние сообщества, более богато представленные (20 - 60) видов, формируются в то время, когда стабилизируется температура, минерализация, концентрация активных ионов. Осенью летние сообщества вновь заменяются сообществами из небольшого количества видов. Нередко эти сообщества бывают монотипными или состоят из 2-3 видов (Бородулина, 1993).
Кроме того, следует учитывать, что р. Москва - река с зарегулированным стоком (водохранилище - река - водопотребитель) и на количественные и качественные характеристики планктонных сообществ влияет также время и объемы попусков воды с нижних горизонтов водохранилища (Хромов, Русанов, 2005).
Таким образом, отмечено изменение видового состава фитопланктона в зависимости от времени взятия пробы. Наблюдаются два пика развития диатомовых водорослей - весной и осенью. Летом в планктоне на фоне развития диатомовых водорослей, преобладают, в основном, зеленые и эвгленовые водоросли.
Сезонная динамика перифитона р.Москвы
Перифитон как составная часть водных экосистем претерпевает вместе с ними изменения, обусловленные разными природными и антропогенными факторами, что выражается в пространственных и временных сукцессиях перифитонных сообществ (Абакумов, 2000).
Временные изменения перфитонных сообществ заключаются в смене массовых (доминантных) видов водорослей, образующих руководящие комплексы этих сообществ (Абакумов, Романова, 2000).
За весь период наблюдений в руководящие комплексы сообществ перифитона входили синезеленые, зеленые и диатомовые водоросли. При этом численным изменениям подвергались только соотношения между видами этих водорослей. Как правило, независимо от сезона, основообразующими водорослями доминантных комплексов являлись диатомовые.
Зимой, подо льдом перифитон очень беден или вовсе отсутствует (главным образом, из-за недостатка света). Вегетационное развитие перифитона начинается в апреле-мае, в это время появляются довольно многочисленные (3-4 балла по шкале, предложенной Порецким) нитчатые сине-зеленые {Oscillatoria litnosa, О. tenius) и холодолюбивые диатомовые водоросли {Cyclostephanos dabius, Aiilocoseira granulata). В период от вскрытия льда до установления температурной стратификации начинается бурное развитие холодолюбивого комплекса диатомовых. Часто встречаются мелкие формы диатомовых водорослей - такие, как Amphora ovalis, Cocconeis pediculus, С. placentula, Diatoma vulgare, D. vulgare var. producta, Meridion curculare, Navkula cryptocephala, Navicula reinhardtii, Hippodonta hungarica, Synedra ulna и т.д. Весной можно наблюдать развитие нитчатой зеленой водоросли Ulothrix zonata и, как следствие, -развитие эпифитных диатомовых водорослей {Amphora ovalis, Cocconeis pediculus, С. placentula и т.д.).
Летом, при температуре воды 15С - 21 С наблюдается увеличение продуктивности синезеленых, зеленых и диатомовых водорослей. Летний комплекс водорослей обрастаний характеризуется массовым присутствием нитчатых зеленых водорослей {Cladophora glomerata, Stigeoclonium tenue) и эпифитов, развивающихся на них (Planothidium lanceolatum, Achnanthidium minutissima, Cocconeis pediculus, C. placentula и т.д.). Кроме того, в перифитоне в заметном количестве появляются виды родов Cymbella, Diatoma, Navicida, Nitzschia, Rhoicosphenia, Synedra. Встречаемость нитчатых синезеленых водорослей {Oscillatoria limosa, О. tenius) летом существенно не отличается от весеннего периода и остается, как правило, в пределах 2-3 баллов.
В осеннем перифитоне наблюдается пик развития нитчатых сине-зеленых водорослей — видов рода Oscillatoria, массовое развитие диатомовых {Aulocoseira itaiica, A. islandica, Melosira varians, виды рода Navicula, Nitzschia frustulum, Rhoicosphenia curvata и т.д.) и в незначительных количествах встречаются нитчатые зеленые водоросли, такие как Cladophora и Vlothrlx.
Таким образом, отмечено изменение видового состава перифитона в зависимости от времени взятия пробы. Летом наблюдается пик развития зеленых нитчатых водорослей. Массовое развитие диатомовых приходится на весну, конец лета и осень, а у сине-зеленых водорослей отмечали 2 пика развития - весной и осенью.
Несмотря на межсезонные колебания, для перифитона почти всего обследованного участка характерно присутствие водорослей из родов Oscillatoria, Cladophora, Ulothrix, Melosira, Synedra. В качестве эпифитов выступали виды родов Achnanthidium и Cocconeis. Для весеннего комплекса видов наиболее характерны Oscillatoria llmosa, О. tenius, Ulothrix zonata и диатомовые водоросли, такие, как Diatoma vulgare, D, vulgare var.productum, Meridion curculare, Navicula cryptocephala, Hippodonta hungarica; осенью встречались Oscillatoria limosa, O. tenius, виды родов Ahnanthidium, Aulocoseira, Cyclotella, Cocconeis, Melosira, Navicula, Nitzschia, Rhoicosphenia.
Следует отметить, что на протяжении всего периода исследований в перифитоне наблюдали истинно планктонные виды водорослей, такие как Aphanizomenon flos-aquae, Microcystis aeruginosa, виды родов Scenedesmus и Etiglena, что может быть объяснено массовым развитием этих водорослей в летне-осенний период и, как следствие, попаданием в пробы, отобранные из обрастаний.
Оценка качества вод р. Москвы по сапробности водорослей
Из 338 изученных видов и разновидностей водорослей р. Москвы 163 таксона (48%) видового и внутривидового ранга относятся к индикаторам органического загрязнения вод. Сапробиологический анализ речных вод по Сладечеку (Siadecek, 1973) показал, что 2% из них -полисапробы, 9% - альфамезосапробы, 23% - бетамезосапробы, 3% -ксеносапробы, 7% - олигосапробы. Наибольший процентный показатель (23%) принадлежит бетамезосапробным индикаторам. Большинство доминирующих видов относится к организмам бетамезасапробной зоны, и, как правило, для них характерно невысокое значение индикаторного веса (2-3), что отражает их способность к обитанию как в олигосапробных, так и в альфамезосапробных водах.
План клон.
Минимальное значение индекса сапробности наблюдали весной на створе Братеево (1,75), максимальное - 2,27 летом на створе в устье р. Яузы.
Общая картина изменений индекса сапробности, рассчитанного по планктону в 1996 году, такова: на участке от Рублево до впадения р. Сетуни индекс сапробности изменялся в пределах 1,83-2,07 и соответствовал р-мезосапробной зоне и II классу чистоты вод, далее, в устье р. Яузы (особенно четко это можно проследить летом и осенью) происходил резкий скачок значения индекса сапробности (2,27 и 2,16) соответственно. Такие значения индекса сапробности соответствуют а Р-мезосапробной зоне. Кроме того, наблюдалось повышение индекса сапробности планктона в точке ниже по течению реки от впадения р. Яузы - 1,96 - весной, 2,09 - летом, 2,01 - осенью.
Второй пик наблюдали в месте впадения р. Нищенки - индекс сапробности планктона был высоким на протяжении всего периода наблюдения в 1996 году и колебался в диапазоне от 2,11 до 2,25. На створе в Коломенском существенного повышения индекса сапробности вод замечено не было.
В створе Курьяново, напротив полей орошения, индекс сапробности вновь возрастал и колебался в период наблюдения от 1,99 до 2,10, что связано с повышенным содержанием органических веществ в воде. Наиболее ярко органическое и тепловое загрязнение в створе Курьяново можно видеть по индексу сапробности ст. Сабурово, находящейся в 500 м ниже по течению реки. Для этой станции индексы сапробности весной и осенью были выше, чем для ст. Курьяново и имели значение 2,16 и 2,15, соотв етствен н о.
При выходе реки из города, в створе Беседы, индекс сапробности был выше, чем в Рублево, что говорит об очевидном влиянии бытовых и промышленных сточных вод мегаполиса на качество воды в р. Москве. И только весной несколько повышенное значение индекса сапробности в точках Рублево и Щукинская (2,03 и 2,02, соответственно) может быть связано с высоким содержанием органических веществ в связи с присутствием талых вод сельскохозяйственных угодий, находящихся выше по течению реки.
