Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1 Диатомовая флора реки Москвы 9
1.2 Биологические методы оценки качества воды 16
1.2.1 Место биологического мониторинга в современной системе оценки качества поверхностных вод 16
1.2.2 Использование бентосных диатомовых водорослей для оценки качества воды 18
1.3 Характеристика реки Москвы 25
1.3.1 Общая характеристика реки Москвы 25
1.3.2 Источники загрязнений р. Москвы 28
1.3.3 Оценка и контроль качества воды в р. Москве 33
Глава 2. Материалы и методы исследований 36
2.1 Характеристика района исследований и станции отбора проб 36
2.2 Методы отбораи анализа проб 39
2.3 Методы биологического анализа качества воды по альгофлоре и биологические индексы оценки качества воды 41
2.3.1 Графо-аналитический метод Кнёппа 41
2.3.2 Индекс Пантле иБуккав модификации Сладечека 44
2.3.3 Индекс сапробности по Зелинке иМарвану 46
2.3.4 Индекс сапробности по Ротшайну 47
2.3.5 Индекс DAIpo (Diatom Assemblage Index to organic water pollution) no Ватанабе 48
2.3.6 EPI-D (Eutrophication/Pollution Index based on Diatoms) 50
2.3.7 IBD (Biological Diatom Index) 50
2.3.8 TDI (The Trophic Diatom Index) 51
2.3.9 RPI (River Pollution Index) 53
2.4 Статистическая обработка данных 54
Глава 3. Общая характеристика диатомового микрофитобентоса р. Москвы
3.1 Таксономический состав диатомового микрофитобентоса 60
3.2 Эколого-географический анализ бентосной диатомовой флоры 67
Глава 4. Пространственная структура сообщества диатомового микрофитобентоса р. Москвы 70
4.1 Пространственная изменчивость видового состава диатомового микрофитобентоса р. Москвы 70
4.2 Пространственная изменчивость видовой структуры диатомового микрофитобентоса р. Москвы з
4.3 Влияние абиотических факторов на пространственную структуру сообщества диатомового микрофитобентоса 90
Глава 5. Оценка качества воды в р. Москве методами биоиндикации по сообществу микрофитобентоса 97
5.1 Графо-аналитический метод Кнёппа и ИОЧ (индекс относительной чистоты)97
5.2 Индекс Пантле и Букка в модификации Сладечека 102
5.3 Индекс сапробности по Зелинке и Марвану 105
5.4 Индекс сапробности по Ротшайну 109
5.5 DAIpo (Diatom Assemblage Index to organic water pollution) по Ватанабе 112
5.6 EPI-D (Eutrophication/Pollution Index based on Diatoms) 117
5.7 IBD( Biological Diatom Index) 120
5.8 TDI (The Trophic Diatom Index) 125
5.9 RPI-River Pollution Index 129
5.10 Сравнительный анализ методов биоиндикации и оценки качества воды р. Москве по сообществу бентосных диатомовых водорослей 131
Заключение 135
Выводы 136
Список сокращений и условных обозначений 137
Список литературы
- Место биологического мониторинга в современной системе оценки качества поверхностных вод
- Графо-аналитический метод Кнёппа
- Эколого-географический анализ бентосной диатомовой флоры
- Влияние абиотических факторов на пространственную структуру сообщества диатомового микрофитобентоса
Место биологического мониторинга в современной системе оценки качества поверхностных вод
Сведения по бентосным диатомеям реки Москвы до настоящего времени довольно отрывочны и неполны. К сожалению, чаще всего донные диатомовые попадают в поле зрения альгологов лишь косвенно.
Во-первых, это происходит при изучении и анализе проб фитопланктона. В фитопланктоне рек, как правило, ведущую роль играют диатомовые водоросли (Жадин, Герд, 1961), хотя в последние десятилетия, в результате усиления антропогенного воздействия, наблюдается увеличение роли цианобактерий (Хромов и др., 1991). Основную массу фитопланктона реки составляют истинно планктонные виды, однако наличие течения способствует тому, что в фитопланктон частично попадают водоросли бентоса и перифитона, которые становятся составной частью фитопланктона (Кордэ, 1941, Грезе, 1958, Русанов, 2002, Оксиюк и др., 2010). Таким образом, бентосные диатомовые водоросли учитывают при анализе проб наравне с планктонными. Кроме этого, ряд таксонов диатомей по своим экологическим предпочтениям относится к бенто-планктонным, и, таким образом, эти виды представлены и в сообществе фитобентоса, и в сообществе фитопланктона.
Во-вторых, бентосные диатомей учитываются при составлении полного флористического списка по альгофлоре конкретного района исследований или водного объекта (Белякова, 1998, Гололобова, 2000, Анисимова и др., 2004), когда отбирают и анализируют качественные пробы фитопланктона, перифитона, фитобентоса и эпилитона.
Специализированные работы по изучению диатомового микрофитобентоса р. Москвы отсутствуют. Единственной комплексной работой, в рамках которой наряду с другими сообществами было изучено сообщество фитобентоса, может считаться исследование, проведенное в начале XX века Я.Я. Никитинским. Поэтому в данном разделе рассмотрены работы за период более чем в сто лет, проведенные по другим сообществам, которые косвенно связаны с диатомовым микрофитобентосом реки Москвы и ряда её притоков, и проведен анализ диатомовой составляющей (названия таксонов приведены в соответствии с современными систематическими представлениями).
Исследование альгофлоры реки Москвы, как главного водотока столицы, насчитывает более чем столетнюю историю. Одними из самых первых опубликованных работ, в которых описана структура альгоценозов, являются исследования Я.Я. Никитинского, в которых основной упор делался на гидробиологический анализ и изучение способности реки к самоочищению. Осенью 1907 г. Никитинским было проведено биологическое обследование участка р. Москвы от деревни Рублево до села Коломец (Никитинскій, 1909) (сейчас это окрестности поселка городского типа Быково, Раменский р-н Московской области, у устья р. Пехорки).
По поручению Московской Городской Управы в конце лета - начале осени 1910 г. Я.Я. Никитинским было обследовано течение реки Москвы в ее верховье на протяжении 50 верст (чуть больше 53 км) от деревни Шихово (немного выше Звенигорода) до Рублевского водозабора, а также 15 рек и ручьев, являющихся притоками реки Москвы (Никитинскій, 1912). Для выяснения влияния загрязнения воды на структуру биоты, им было обследовано еще два участка реки Москвы ниже Рублево - один в районе устья реки Сходни, и второй - от устья р. Сетунь до Воробьевых гор. Эти два участка были выбраны как заведомо грязные, так как принимали антропогенные стоки города. В основном были отобраны пробы перифитона и эпилитона, также были изучены пробы фитопланктона и донных отложений. В приложении отчета о результатах исследования приведены протоколы, в которых указаны обнаруженные виды, а также их относительное обилие в баллах от 1 до 5 (Никитинскій, 1912). Анализ этих протоколов показывает, что бентосные формы диатомей встречались в пробах фитоперифитона, а также в пробах биопленок, отобранных с поверхности камней или иных водных предметов (коряг, деревянных свай мостов). Это, конечно, не отражает истинной структуры сообщества бентосных диатомей, так как в данных пробах представлены только отдельные виды пеннатных диатомовых, довольно типичных для подобного рода субстратов (в массе - Cocconeis pediculus и Ulnaria ulna, обильно - Diatoma vulgare, Nitzschia palea, Gomphonema olivaceum). Наибольшее видовое разнообразие и обилие бентосных диатомей наблюдалось в пробах грунта. Для перекатов были типичны Nitzschia palea, Nit. acicularis, Nit. sigmoidea, Gyrosigma attenuatum, U. ulna, Cymatopleura solea, Amphora ovalis, в плесах в больших количествах так же были характерны представители родов Melosira, Fragilaria, Diatoma. Именно по этим пробам Я.Я. Никитинским были установлены местные источники локального загрязнения воды в реке.
В 1911-1912 гг. Р. Гринберг проводила изучение флоры и фауны московского водопровода (Гринберг, 1913). Она отбирала пробы воды на Рублевской насосной станции и из водопроводного крана бактериологической лаборатории Коммерческого института, куда вода с Рублевской станции доходила через 3-4 дня. В воде было обнаружено 32 растительных организма, в том числе и представители класса Bacillariophyceae (в частности Melosira varians, Aulacoseira granulata, Fragilariforma virescens, Fragilaria crotonensis, Staurosirella pinnata var. intercedens, U. ulna, Pinnularia viridis, Navicula radiosa, Cymbella neocistula, Nit. acicularis, Nit. sigmoidea, Nit. palea). Среди них были как типично планктонные, так и бентосные формы. Количество организмов в воде было сравнительно невелико и не превышало 750-800 организмов на 1 кубический метр воды. С 1911 года в течение ряда лет биологические и физико-химические наблюдения на р. Москве выше поселка Рублево, в районе Звенигородской гидрофизиологической станции проводились под руководством С.Н. Скадовского, в ходе которых также изучались качественные и количественные характеристики фитопланктона (Левшина, 1974).
В 1913-1916 гг. в рамках работ по изысканию новых источников водоснабжения г. Москвы цикл химических и биологических исследований по тракту реки Москвы осуществил С.Н. Строганов на предмет оценки качества воды водотока. В частности, им было изучено и сообщество фитопланктона (Строганов, Захаров, 1927). Для верховьев реки в качестве фоновых отмечены диатомеи D. vulgare, М. varians ,М. crenulata, Asterionella formosa var. gracillima, отмечено массовое развитие Nit. acicularis, A. ovalis ряда представителей родов Nitzschia и Navicula, тогда как истинно планктонные формы на участках реки с быстрым течением массово не развивались (Строганов, 1913).
В 1928 году гидробиологические исследования р. Москвы в районе Рублевской водозаборной станции проводила A.M. Аренштейн, а в 1929 г. более детальное изучение планктона и бентоса р. Москвы в районе Рублевской водозаборной станции проводила К.А. Гусева. По итогам цикла исследований, длившегося 26 месяцев, было выяснено, что главная роль в планктоне принадлежит диатомовым водорослям (за исключением летних месяцев, когда преобладают сине-зеленые и зеленые), в частности видам родов Cyclotella и Navicula (Первакова, 1972).
Графо-аналитический метод Кнёппа
Москва река является левым притоком р. Оки и впадает в окрестностях г. Коломна. Длина реки Москвы по старому руслу составляет 502 км. Русло реки в черте города в течение XIX - XX вв. подвергалось изменениям - спрямлению, углублению, расширению (Щеголькова, 2007), поэтому после спрямления с помощью гидротехнических сооружений упоминается также длина 473 км. В черте столицы река Москва имеет длину 75 км (Государственный доклад ... , 2003).
За исток р. Москвы принято считать р. Коноплянку, которая вытекает из леса на склоне Смоленско-Московской возвышенности недалеко от деревни Поповка (Быков, 1951). Москва река принимает в себя 592 притока (с учетом мелких ручьев - 912), наиболее значительные из которых реки Пахра, Руза и Истра (Храменков и др., 1999). Площадь бассейна р. Москва - 17 600 км2, что составляет 38% всей территории Московской области. Основное питание р. Москва получает за счет поверхностного стока (в среднем 61% приходится на долю талых вод, 12% - на дождевые воды и оставшиеся 27% - грунтовое питание) (Рябышев, 1972). В общем виде ход колебаний уровней воды на р. Москве в течение года характеризуется высоким, но не продолжительным весенним половодьем, и низкими летне-осенними уровнями с несколькими паводками от летне-осенних дождей и сравнительно устойчивыми уровнями в период зимы. Однако при анализе особенностей гидрологического режима реки за период
наблюдений следует иметь в виду степень зарегулированное ее стока. Уровень паводка р. Москвы снижен по отношению к естественному паводку до зарегулирования. Река замерзает в ноябре-декабре, вскрывается в марте-апреле. Продолжительность ледостава на реке в среднем 123 дня. Ниже выпуска КСА река не замерзает до самого устья (Тумбинская, 2006; Щеголькова, 2007). Нормальный ледовый режим нарушен вследствие вноса в реку большого количества отбросного тепла с промышленными и бытовыми стоками (Драчев, 1968; Ростанец, 2011).
Бассейн р. Москвы обладает хорошо развитой речной сетью, наиболее обширной в его левобережной части, где главными притоками являются реки Иночь, Искона, Руза, Истра, Сходня, Яуза, Пехорка, Гжелка, Нерская; главные притоки правобережной части - реки Лусянка, Колочь, Пахра, Северка и Коломенка. Общее количество притоков, включая и мелкие ручьи, составляет 912, без учета ручьев - 592. В бассейне р. Москвы имеется 44 реки с длиной более 15 км. Первое место среди притоков р. Москвы занимает по длине р. Руза (154 км), а по площади водосбора - р. Пахра (2 720 км ). Общая длина всех рек в бассейне р. Москвы равна 5080 км, средний коэффициент густоты речной сети бассейна 0,29 (Быков, 1951; Храменков и др., 1999, Ростанец, 2011).
В верхнем течении р. Москва протекает по сравнительно узкой долине, расположенной между моренными холмами и грядами. Узкое и извилистое русло реки расширяется только к устью р. Лусянки, откуда до п. Гидроузел оно с 1960 г. трансформировано в Можайское водохранилище (Храменков и др., 1999, Ростанец, 2011). Сток р. Москвы и ее притоков ниже г. Можайска регулируется водохранилищами Москворецкой водохозяйственной системы (МВС) Истринским, Можайским, Рузским и Озернинским. Русло реки перекрыто 8-ю плотинами, три из них постоянного типа: Рублевская, Карамышевская и Перервинская, остальные плотины поддерживают уровень только в навигационный период. Карамышевский гидроузел и все нижележащие имеют судоходные шлюзы. Рублевская плотина, построенная в 1904 г., обеспечивает водозаборы Рублевской и Западной водопроводных станций (Драчев, 1968; Эделыптейн и др., 1990, Эделыптейн, 1998).
Река Москва вступает в границы г. Москвы на северо-западе, в районе Строгино, и покидает город на юго-востоке, вблизи Бесединского моста. В черте города река протекает в гранитных набережных (также как водоотводный канал и р. Яуза), и на ней расположены два комплексных гидроузла: Карамышевский и Перервинский (Ростанец, 2011). Основная часть москворецкой воды забирается Западной и Рублевской водопроводными станциями. В пределах столицы - ниже устья р. Сходни обводнение р. Москвы проводится волжскими водами, поступающими по каналу имени Москвы, р. Сходне и р. Яузе, а также с очищенными сточными водами станций аэрации (Щеголькова, 2007).
Ниже Перервинского гидроузла, за пределами г. Москвы, расположено пять низконапорных гидроузлов - Трудкоммуна, Андреевка, Софьино, Фаустово и Северка. Долина р. Москвы ниже г. Москвы имеет ряд значительных озеровидных расширений, которые возникли вследствие выходов известняков, сужающих долину реки и создававших подпор стока. Дополнительным фактором образования этих расширений были устья рек Пехорки, Гжелки, Нерской, оказавшие влияние на размеры этих расширений. Наибольшее по площади (около 120 км ) Фаустовское расширение расположено в устье р. Нерской. На расширенных участках долины русло реки извилисто, в особенности в районе с. Марчуги, между с. Фаустово и устьем р. Нерской. На Марчуговском участке, протяжением около 12 км, насчитывается 16 значительных извилин; на ряде из них радиусы закругления русла уменьшаются до 60 м. В 1937 г. здесь был прорыт спрямляющий канал (Быков, 1951).
Водные ресурсы Москвы-реки используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, а также для орошения, нужд промышленности и теплоэнергетики (Государственный доклад ... , 2003). Река также служит акцептором сточных вод населенных пунктов и промышленных предприятий, расположенных на водосборной площади. Также ресурсы поверхностных вод используются для обводнительных санитарных попусков, способствующих поддержанию уровня воды для судоходства и гигиенической реабилитации загрязненных водных объектов (Государственный доклад ... , 2003).
В настоящее время источниками водоснабжения столицы являются Москворецкая и Волжская системы. В состав Москворецко-Вазузского источника водоснабжения г. Москвы входят Можайское, Рузское, Озернинское, Истринское, Вазузское, Яузское, Верхне-Рузское водохранилища, реки Москва, Руза, Озерна, Истра как тракты водоподачи. Основная часть москворецкой воды забирается Западной и Рублевской водопроводными станциями. Волжский источник включает в себя Иваньковское, Клязьминское, Пестовское, Икшинское, Учинское водохранилища и канал им. Москвы. Объединяет эти источники ВГТС, состоящая из Вазузского, Яузского, Верхне-Рузского водохранилищ и канала Гжать - Яуза, Яуза - Руза. В случае необходимости переброска воды может осуществляться как в р. Москву так и в Волгу (Храменков и др., 1999). Хозяйственно-питьевое водоснабжение населения Московской области осуществляется на 93% за счет подземных вод, в то время как г. Москва только на 1% снабжается за счет подземных вод, а на 99% использует для этих целей поверхностные воды Москворецкой и Волжской систем водоснабжения (Государственный доклад ... ,2003).
По данным МГУП Мосводоканал на 2009 г. централизованное водоснабжение столичного региона осуществляется подземной водой (0,1%) (Вода ... , 2009). Поэтому очевидна важность контроля качества воды в реке осуществляется в основном из поверхностных источников (99,9%). Обеспечение водой потребителей, расположенных за пределами Московской кольцевой автомобильной дороги, частично осуществляется подземной водой (0,1%) (Вода ... , 2009). Поэтому очевидна важность контроля качества воды в реке и мониторинга загрязнений, поступающих с водосборной площади.
Эколого-географический анализ бентосной диатомовой флоры
При оценке качества воды р. Москвы основной акцент делается на ее верхнее течение до Рублевского водозабора, так как именно этот участок является одним из ключевых в обеспечении питьевого водоснабжения города Москвы (Храменков и др., 1999). Здесь наиболее тщательный постоянный мониторинг по гидрохимическим и гидробиологическим параметрам проводит Мосводоканал. В 2008 году сложившаяся система наблюдений за качеством воды Москворецкого и Волжского водоисточников была усилена. Введены в эксплуатацию 7 станций автоматического мониторинга качества природной воды: четыре станции - в бассейне р. Москвы, три - на волжских водохранилищах водораздельного бьефа, которые в режиме реального времени передают информацию по 10-ти показателям качества на диспетчерские пункты водоподготовки для оперативного выбора технологических режимов очистки воды. Контроль качества природной воды продолжается на всем пути движения воды: от источников до водозаборов станций водоподготовки. Действующие автоматические станции мониторинга контролируют качество природной воды по 10 показателям: мутность, цветность, рН, аммиак, фосфаты, железо, растворенный кислород, хлориды, электропроводность, температура (Вода ... , 2009).
В черте города Москвы, а также ниже города качеству воды в реке уделяется меньше внимания, так как вода более не используется для коммунально-бытовых нужд, а напротив, принимает в себя городские стоки и выпуски станций аэрации.
Состояние Москвы-реки в целом соответствует нормативам водоемов культурно-бытового назначения. Качество воды в малых реках — притоках Москвы-реки стабильно хуже (Вестник Мэра ... , 2012).
Мониторинг и оценка экологического состояния водных объектов, а также качества воды на территории Москвы распределены между несколькими ведомствами двух департаментов - Департамента природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы (ГПБУ «Мосэкомониторинг») и Департамента жилищно-коммунального хозяйства и благоустройства г. Москвы (ОАО «Мосводоканал», ГУЛ «Мосводосток»). Периодический контроль качества воды также осуществляют территориальные органы Управления Роспотребнадзора по г. Москве.
В настоящее время в рамках столичной системы экологического мониторинга и контроля работает 39 автоматизированных постов и передвижная лаборатория, которые проводят замеры и берут пробы воздуха, воды, почвы. Имеется 60 контрольных створов наблюдения за качеством реки Москвы и ее притоков. Контрольные створы распределены между различными организациями с учетом условий водопользования (например, устья малых рек - ГУЛ «Мосводосток»; выше и ниже КС А, а также на всем тракте водоподачи Москворецких водоисточников - ОАО «Мосводоканал» и т.д.).
По данным ГПУ Мосэкомониторинг в черте города по реке Москве предусмотрено 13 контрольных створов и 14 створов - в устьях малых рек, притоков реки Москвы. В дополнение к створам, утвержденным Постановлением Правительства Москвы от 24.11.1998 г. № 911, Департаментом природопользования и охраны окружающей среды города Москвы периодически производится серийный отбор проб воды рек Москва, Яуза, Сетунь, Сходня последовательно по контрольным створам от входа в город до выхода из города (Зиядуллаев и др., 2013). В навигационный период контроль реки Москвы периодически осуществляет теплоход «Экопатруль», оборудованный автоматизированным аналитическим комплексом (ГПБУ Мосэкомониторинг, 2013).
Аналитический контроль поверхностных вод, проводимый ГПБУ Мосэкомониторинг осуществляется по 29 показателям: рН, прозрачность, растворенный кислород, взвешенные вещества, БПК5, ХПК, сухой остаток, хлориды, сульфаты, фосфаты, ионы аммония, нитриты, нитраты, железо общее, марганец, медь, цинк, хром общий, никель, свинец, кобальт, алюминий, кадмий, нефтепродукты, фенолы, формальдегид, ПАВ анионоактивные, сероводород и сульфиды, токсичность (ГПБУ Мосэкомониторинг, 2013).
В целом на данный момент контроль природной среды основан на концепции предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК). Анализ гидрохимических параметров позволяет получить информацию о качестве воды водного объекта и её соответствии нормативам, однако о состоянии экосистемы дает лишь косвенные представления. Гидробиологический мониторинг и оценка качества вод р. Москвы проводятся лишь эпизодически. Среди альгофлоры при оценке качества воды р. Москвы чаще всего используется сообщество фитопланктона, менее распространено использование сообщества фитоперифитона. В отличие от ряда стран ЕС, Юго-Восточной Азии и Северной Америки, бентосные диатомовые для оценки качества воды главного водотока столицы не используются
Исследования проводили в 2010 г. и 2012 г. на участке реки Москвы от нижнего бьефа Можайского водохранилища до устья у г. Коломна. Протяженность исследованного участка реки составляет порядка 371 км. В 2010 г. отбирали пробы микрофитобентоса, в 2012 г. - пробы микрофитобентоса, воды и донных отложений. В 2010 г. пробы были отобраны на 27 станциях, в 2012 г. количество станций отбора проб было увеличено до 43. Станции отбора проб были разделены на три основные группы - верховье реки (участок реки от г. Можайск до верхней границы г. Москва), участок реки в черте города Москвы (границы города считали по контуру МКАД) и низовья реки (от нижней границы г. Москва до устья). Каждой станции был присвоен шифр, заглавная буква которого определяет принадлежность к одной из трех групп станций (U -upstream, верховье реки; М - Moscow, в черте города; D - downstream, низовье реки), а число соответствует порядковому номеру станции в своей группе, чем оно больше, тем ниже по течению реки расположена станция. Карта станций отбора проб приведена на Рис. 1, полный список станций с указанием шифра и года отбора проб приведен в Табл. 1.
При выборе станций отбора проб на р. Москве руководствовались прежде всего степенью нагрузки на водосток с водосборной площади и уровнем загрязненности. Створы закладывали таким образом, чтобы охватить максимальный диапазон нагрузок, от самых низких (слабая хозяйственная и промышленная деятельность, воздействие на водоток близко к фоновому), до самых высоких (сброс бытовых и промышленных сточных вод, наличие агрокомплексов в непосредственной близости от русла). При и выборе створов отбора проб было учтено, что р. Москва является водотоком с регулируемым гидрологическим режимом, поэтому ряд проб был отобран на близкорасположенных участках реки, потенциально отличающихся по гидродинамическим характеристикам и гидрологическому режиму - до и после гидроузлов соответственно.
Влияние абиотических факторов на пространственную структуру сообщества диатомового микрофитобентоса
Концентрация кислорода также была представлена в 5 из 10 лучших комбинаций факторов среды, для которых были выявлены максимальные значения коэффициента корреляции Спирмана. Содержание кислорода в верхнем и нижнем течении реки в среднем составляло 7,5 - 7,9 мг/л, на отдельных станциях достигая 10,8 и 11,8 мг/л, в частности в районе Рузы и на предустьевом участке реки и г. Коломна, для участка реки в черте города отмечены низкие концентрации кислорода, в среднем 4,7 мг/л. Коэффициент корреляции Спирмана отдельно по концентрации кислорода в воде составлял 0,198. По всей видимости, концентрация кислорода в воде не оказывает прямого влияния на структуру сообщества бентосных диатомовых водорослей, а является так называемым предиктором и отражает влияние некого иного фактора среды.
В 6 комбинациях, отражающих влияние факторов среды на распределение диатомей, была отмечена фракция грунта от 0,1 до 0,25, представляющая собой так называемый тонкий или мелкий песок. Коэффициент корреляции Спирмана отдельно по содержанию данной фракции в грунте составлял 0,334. При этом остальные фракции грунта, в частности фракция с крупностью частиц менее 0,1 мм, по результатам анализа не попала ни в одну из лучших комбинаций факторов среды. Хотя илистая фракция является очень важным параметром, отражающим характер донных отложений и влияет на распределение диатомовых водорослей и структуру сообщества микрофитобентоса (упоминаются коэффициенты корреляции Спирмана 0,863 (Ribeiro, 2010)), есть исследования, в ходе которых были получены аналогичные результаты, когда наибольшие значения коэффициента корреляции Спирмана отмечены для группы из 5-7 параметров, при этом из данных гранулометрического анализа наиболее влияющим показателем являлась именно фракция тонкого песка (Петров и др., 2005; Неврова, 20136).
Таким образом, можно заключить, что оптимальная комбинация параметров, отражающих влияние факторов среды на распределение бентосных диатомовых водорослей, включала в себя 5 параметров: значение рН, концентрации растворенного кислорода, органического фосфора и минерального азота в воде и фракцию грунта с крупностью частиц 0,1 - 0,25 мм. При этом коэффициент корреляции Спирмана между данной комбинацией факторов и видовой структурой сообщества (матрица сходства количественных данных по индексу Брея-Кертиса) составлял 0,593, то есть имеет место некий фактор или группа факторов, оказывающих влияние на структуру сообщества диатомового микрофитобентоса и не исследованных в рамках данной работы. При проведении процедуры BIOENV отдельно для каждого участка реки Москвы максимальные значения коэффициента корреляции Спирмана были получены для участка в черте города Москва - 0,730 (концентрация кислорода, фосфатов и органического азота). Для верховья наибольшее значение коэффициента корреляции Спирмана составляло 0,575 и было выявлено для комбинации параметров «концентрации кислорода, органического фосфора, минерального азота; скорость течения». В данном случае в силу упомянутых выше высоких значений коэффициентов корреляции Пирсона для пар абиотических параметров, концентрации органического фосфора и минерального азота можно интерпретировать как концентрации общего азота и общего фосфора. Для низовья реки коэффициент корреляции Спирмана был самым низким среди всех участков и составлял 0,443, при этом наилучшая комбинация включала в себя всего 2 параметра - содержание органического азота и скорость течения.
Концентрации биогенных элементов, задействованные в анализе, взаимосвязаны и их изменение по тракту реки нередко сильно скоррелировано. С целью сократить количество анализируемых параметров и, возможно, повысить значение коэффициентов корреляции Спирмана процедура BIOENV была проведена еще в двух вариантах. В первом вместо отдельных концентраций различных органических и минеральных форм азота и фосфора было задействованы соотношения N/P и NMH/PMHH. Во втором - суммы концентраций, отражающие суммарную биогенную нагрузку (N+P и NMHH+РМИН.)- остальные параметры были включены в анализ без изменений.
При использовании в анализе соотношения общего и минерального азота и фосфора, для тракта реки максимальный выявленный коэффициент корреляции Спирмана составлял 0,486, комбинация параметров «рН, кислород, фракция грунта 0,1 - 0,25 мм, соотношение NMH/PMHH»- При включении в анализ отдельных форм биогенных элементов наибольший выявленный коэффициент корреляции Спирмана составлял 0,593. Для участка в черте города наибольший коэффициент имела комбинация параметров «скорость течения, фракция грунта 0,1 - 0,25 мм, соотношение N/P» - 0,553, что также ниже коэффициента, полученного при анализе отдельных форм. Для верховья реки наибольший коэффициент составлял 0,375 и комбинация включала всего один параметр - значение рН. Из комбинаций факторов, включающих соотношение концентраций азота и фосфора наибольший коэффициент корреляции Спирмана был выявлен для комбинации «рН, СООТНОШеНИе NMHH/РМИН» И был НИЖЄ, ЧЄМ ОТДЄЛЬНО ДЛЯ рН - СОСТаВЛЯЛ 0,251.
Для низовья реки была отмечена аналогичная тенденция - наилучшая комбинация факторов не включала в себя соотношение концентраций биогенных элементов и состояла из двух параметров - «рН, скорость течения» (ps = 0,362). Коэффициент корреляции Спирмана для комбинации параметров, включающей биогенные элементы, был существенно ниже (ps = 0,175).
При анализе суммарной биогенной нагрузки вместо концентраций отдельных форм азота и фосфора тенденция снижения значений коэффициентов корреляции Спирмана сохранялась. При этом наилучшие комбинации параметров, отражающие влияние на структуру сообщества факторов среды, для тракта реки, верховья и участка в черте города включали соотношение концентраций азота и фосфора (тракт - ps = 0,483, комбинация «рН, кислород, фракция грунта 0,1 - 0,25 мм, концентрация [N+P]»; верховье - ps = 0,519, комбинация «кислород, скорость течения, концентрация [NMHH+РМИН]; участок в черте города - ps = 0,727, комбинация «кислород, скорость течения, концентрация [N+P»). Для низовья комбинация с наибольшим значением коэффициента корреляции Спирмана включала всего два параметра - скорость течения и величину рН (ps = 0,362). Значение коэффициента корреляции для комбинации параметров, включающей сумму концентраций биогенных элементов было значительно ниже и составляло 0,084 («рН, скорость течения, концентрация [N+P]»). То есть объединение параметров и использование в процедуре BIOENV СООТНОШеНИЙ N/P И NMHH/РМИН И СуММ КОНЦеНТраЦИЙ (N+P И NMHH+РМИН), отражающих суммарную биогенную нагрузку, приводило к снижению значений коэффициента корреляции Спирмана для комбинаций факторов как для всей реки, так и для отдельных участков.
