Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Система наблюдений за водными ресурсами 11
1.1. Развитие гидрологической сети 13
1.2. Развитие заповедной системы в России и «Летопись природы» 23
1.3. Мониторинг и заповедники 33
1.3.1. Концепция мониторинга (ее возникновение и развитие) 33
1.3.2. Мониторинг водных экосистем в системе Росгидромета 35
1.3.3. Место лимнологического мониторинга в общей системе мониторинга 41
1.3.4. Мониторинге биосферных заповедниках 43
1.3.5. «Летопись природы» заповедников и концепция мониторинга 42
ГЛАВА 2. Физико-географическая характеристика регионов исследований 52
2.1. Пинежский заповедник. Климат, геология, рельеф и гидрологическая сеть 52
2.1.1. Климат 52
2.1.2. Состав и качество осадков, выпадающих на территорию Пинежского заповедника 54
2.1.3. История формирования рельефа Архангельской области 62
2.1.4. Гидрология Архангельской области 76
2.1.5. Геологическое строение и рельеф Пинежского заповедника 61
2.1.6. Геолого-исторические факторы развития карста 62
2.1.7. Характеристика поверхностного карста 63
2.1.8. Карстовые пещеры 70
2.2. Нижегородское Заволжье. Климат, геология, рельеф и гидрологическая сеть 73
2.2.1. Климат 73
2.2.2. Рельеф Нижегородского Заволжья 71
2.2.3. Речная сеть и озера Нижегородского Заволжья 81
2.2.4. Рельеф и гидрология Керженского заповедника 84
ГЛАВА 3. Постановка исследований 82
3.1. Объекты наблюдений и методы работ в Пинежском и Керженском заповедниках 82
3.1.1. Пинежский заповедник 82
3.1.2. Керженский заповедник 93
3.1.3. Светлояр и другие озера Нижегородского Заволжья 94
3.2. Определение гидрологических, гидрохимических и гидробиологических параметров (режима водных объектов) для ведения мониторинга з
3.3. Периодичность отбора проб и гидрологический маршрут 103
3.4. Выбор приборов и стандартизация методик 1 3.
3.4.1. Этапы организации и проведения мониторинга 104
3.4.2. Методики и приборы слежения за абиотическими параметрами среды 105
3.4.3. Сообщества перифитона как перспективные объекты мониторинга 104
3.5. Форма представления материалов в Летопись природы (ежегодный отчет) 105
ГЛАВА 4. Озера пинежского заповедника 111
4.1. Основные результаты исследований предшествующих экспедиций 111
4.1.1. Рыбохозяйственные исследования. Экспедиции СевНИОРХ. 111
4.1.2. Палеолимнологические исследования под руководством В.К. Кокаровцева 113
4.1.3. Гидробиологические исследованиям.А. Кузнецовой 120
4.1.4. Научные исследования в Пинежском заповеднике 121
4.2. Гидрологический и гидрохимический режим водоемов Пинежского заповедника 122
4.2.1. Морфометрия котловин и их генезис 122
4.2.2. Гидрохимические особенности озер 127
4.2.3. К вопросу о происхождении сероводорода в озерах Пинежского заповедника 133
4.3. Фауна водоемов Пинежского заповедника в связи с их генезисом 136
4.3.1. Видовой состав зоопланктона озер заповедника и его зоогеографическая характеристика 136
4.3.2. Видовой состав и уровень развития сообществ донных беспозвоночных 140
4.4. Структурные характеристики гидробиоценозов озер 145
4.4.1. Влияние морфометрических и гидрохимических особенностей озер на видовой состав и структурные характеристики гидробиоценозов 145
4.4.2. Зоопланктоценозы высокоминерализованных карстовых озер 149
4.4.3. Кпроблеме классификации водных сообществ 151
4.4.4. Уровни развития и структурные особенности донных биоценозов озер 156
4.5. Внутригодовые и межгодовые изменения зоопланктона 157
4.5.1. Сезонная динамика зоопланктона 157
4.5.2. Межгодовые изменениязоопланктоценозов 160
4.5.3. Многолетние изменения структуры зоопланктона озер Пинежского заповедника 163
4.6. Некоторые черты биологии (питание, рост) окуня и щуки озер Пинежского заповедника.. 164
4.6.1. Питание окуня оз. Першковского 164
4.6.2. Рост окуня в сульфатных и гидрокарбонатных озерах заповедника 169
4.6.3. Рост щуки озера Першковское 175
4.7. Влияние карста на биоту заповедника и роль Пинежского заповедника в его изучении 182 4.8. Программа лимнологического мониторинга в Пинежском заповеднике 184
ГЛАВА 5. Водоемы нижегородского Заволжья 189
5.1. Результаты исследований предшествующих экспедиций 189
5.2. Гидрологическая, гидрохимическая и гидробиологическая характеристика водоёмов Нижегородского Заволжья
5.2.1. Река Керженец и её притоки в пределах Керженского заповедника 192
5.2.2. Состав и структура зооперифитонарек Керженец и Вишня 211
5.2.3. Пойменные озера р. Керженец, их морфометрическое и гидрохимическая характеристика и оценка качества вод 220
5.2.4. Болотные комплексы Керженского заповедника 230
5.3. Озера Нижегородского Заволжья 232
5.3.1. Происхождение озер и их морфометрические показатели 234
5.3.2. Гидрохимическая характеристика озер Нижегородского Заволжья 241
5.3.3. Зоопланктон заволжских озер Нижегородской области 262
5.3.4. Сезонная динамика зоопланктона заволжских озер 268
5.4. Фауна гидробионтов Керженского заповедника 272
5.4.1. Обзор фауны 272
5.4.2. Зоогеографическая характеристика фауны гидробионтов 281
5.4.3. Редкие виды иреликтовые элементы фауны 283.
5.4.4. Распределение видов по водоемам и биотопическая приуроченность 285
5.4.5. Оценка качества вод заповедника по составу фауны 288
5.5. Перспективы лимнологических исследований в Нижегородском Заволжье 289
ГЛАВА 6. Озеро светлояр - памятник природы федерального значения 293
6.1. Генезис котловины озера Светлояр и ее морфология 293
6.1.1. Краткая история изучения озера Светлояр 293
6.1 .Предварительныерезультаты палеолимнологического изучения озера Светлояр и
основные этапы его лимногенеза 299
6.2. Гидрохимические показатели озера Светлояр и их межсезонная динамика 305
6.3. Продукционно-деструкционные процессы в озере Светлояр 3 6.3.1. Определение интенсивности продукционно-деструкционных процессов скляночным методом 320
6.3.2. Оценка трофического статуса озера на основании концентрации хлорофилла а. Внутригодовая динамика хлорофилла а и каротиноидов 328
6.4. Тенденции в изменениях структурных и функциональных характеристик зоопланктонного сообщества оз. Светлояр за тридцатилетний период (1972-2002 гг.) 332
ГЛАВА 7. Мониторинг водных объектов с учетом ритмики природных процессов 336
7.1. Использование комплекса гидрологических и гидрохимических показателей реки
Керженец для периодизации года 336
7.1.1. Ритмика природных процессов и фенология. 336
7.1.2. Сезоны года в Керженском заповеднике на основании фенологических наблюдений 338
7.1.3. Периодизация года на основе гидролого-гидрохимических показателей 343
7.2. Характеристика сезонов и лет наблюдений по данным гидромониторинга на реках
Керженского заповедника 355
ГЛАВА 8. Пути совершенствования охраны и мониторинга водных экосистем россии и роль заповедников 381
8.1. Глобальная проблема сохранения вод 381
8.2. Зарубежный опыт 382
8.3. Российский опыт водного мониторинга, проблемы и современные подходы 3 8.3.1. Российский опыт пресноводного мониторинга 390
8.3.2. Научно-методические основы современного государственного мониторинга водных объектов в России 392
8.3.3. Современный отечественный подход к оценке состояния водоемов 3 8.4. Роль сети ООПТ в совершенствовании мониторинга 397
8.5. Информационные базы по экологическому мониторингу 405
5.5.7. Информационные базы данных Росгидромета 405
8.5.2. Информационные базы данных по ООПТ 407
8.6. Мониторинг и динамическая лимнология 410
Заключение 412
Выводы 414
Список литературы 415
- Развитие заповедной системы в России и «Летопись природы»
- Геологическое строение и рельеф Пинежского заповедника
- Определение гидрологических, гидрохимических и гидробиологических параметров (режима водных
- Гидробиологические исследованиям.А. Кузнецовой
Развитие заповедной системы в России и «Летопись природы»
Наряду с сетью гидрологических наблюдений Росгидромета на протяжении XX века в России разворачивалась и приобрела значительные размеры и значимость сеть заповедников, где водные экосистемы, так же как и наземные, служат предметом наблюдений, изучения и охраны.
Как отмечал Ф.Р. Штильмарк (1996) «эволюция» наших заповедников определялась далеко не одними научными постулатами, но всем ходом общественно-исторического развития, политическими событиями и потрясениями, на которые оказался столь щедр бурный XX век.
Еще до Октябрьской революции в России наметились две разные позиции в заповедном деле - сохранения «девственных» эталонов природы на принципе невмешательства в ход природных процессов и создание охотничьих заповедников, в постановлениях о которых не было ни слова о науке или научных наблюдениях. Такая двойственность вскоре дала о себе знать и в определенной степени сохранялась впоследствии.
Так, накануне первой пятилетки претендовать на то, чтобы представлять интересы охраняемых территорий СССР, могли две силы: Наркомпрос РСФСР (и его союзники в наркоматах по образованию в других республиках) и Наркомзем РСФСР (и его аналоги в других республиках). Называясь одним и тем же словом — «заповедники»,— охраняемые территории, находившиеся в ведении двух комиссариатов, выполняли различные функции. С одной стороны, заповедники Наркомпроса видели свою главную задачу в изучении динамики экологических сообществ на эталонных территориях для получения знаний природных механизмов, что позволило бы при разработке конкретных экономических мер ру 19 ководствоваться предельно допустимыми нагрузками на природу. С другой стороны, заповедники Наркомзема использовались как резерваты — охраняемые территории, где могли беспрепятственно размножаться крайне истощенные популяции конкретных видов животных (в основном промысловая дичь и пушные звери).
Интерес к вопросам охраны природы сильно возрос в России в течение 1920-х годов, что нашло свое отражение удельном весе экологического направления в советской науке. Расцвет теоретической экологии в Советском Союзе пришелся на конец 1920-х годов. Большую роль в ее становлении играли гидробиологи. В частности, С. А. Зернову делегатами IV съезда зоологов (Киев, май 1930 г.) была поручена организация комиссии по стандартизации «биосоциологической (биоценологической) номенклатуры». Этот съезд провозгласил «исключительное значение» экологии «не только с прикладной, но и с теоретической точек зрения» и подчеркнул, что экология должна занять «надлежащее место» в программах высших педагогических и сельскохозяйственных учебных заведений (Штильмарк, 1996).
В начале 1930-х годов экологическая тематика занимала видное место в дискуссиях научных съездов (например, зоологов, анатомов и гистологов), а также в широкой печати вплоть до газет (Вайнер, 1991). В 1930-1931 гг. в МГУ С.А. Северцовым был прочитан первый курс по охране природы. Его слушателями были такие будущие ученые как Г.Ф. Гау-зе, Г.В. Никольский и другие. Среди наиболее выдающихся ученых-экологов, занятых теоретическими и практическими аспектами изучения природных сообществ, в те годы появились имена будущих известных гидробиологов - B.C. Ивлева и Г.Г. Винберга. В 1924 г. Д.Н. Кашкаров начал читать курс лекций по экологии в Среднеазиатском государственном университете в Ташкенте. Этот предмет впервые появился в университетском расписании. В 1931 г. Д.Н. Кашкаров написал первый в Советском Союзе учебник по экологии сообществ «Среда и сообщество» (Кашкаров, 1933). Примерно в то же время начали читать подобные курсы В.В. Алпатов в Московском государственном университете, И.Д. Стрельников в Ленинградском университете и В.В. Станчинский — сперва в Смоленском, а затем в Харьковском университетах. Организовывались экологические лаборатории и экспедиции. Выяснилось, что последние меньше отвечали целям биоценологических исследований по сравнению со стационарными наблюдениями. Поэтому у части экологов возникла потребность в проведении постоянных полевых наблюдений, полностью удовлетворить которую могли только заповедники.
Первые шаги в этом направлении осуществил профессор МГУ Г.А. Кожевников. Во второй половине 1923 г. он создал модель заповедника как экологического эталона. В качестве объекта была выбрана группа трех озер в Косине, неподалеку от Москвы. Лимнологическая станция существовала здесь еще с 1908 года. И Г. А. Кожевникову оказалось сравнитель 20 но нетрудно убедить ее директора, известного лимнолога проф. Леонида Леонидовича Россолимо, возглавить и новый заповедник (Штильмарк, 1996).
Г.А. Кожевников надеялся, что на примере озерной экосистемы можно будет внимательно проследить процесс сукцессии, который в последнее время постулировался экологами. Он отмечал: «Мы знаем, что озера имеют свою историю, и нередко можем предсказать, чем кончится эта история, можем, например, предсказать, что озеро превратится в болото. Изменится, конечно, состав фауны, часть населения вымрет, а часть постепенно изменится. Проследить ход этого процесса представляет величайший интерес. Ведь перед нами наглядно совершается здесь эта знаменитая «борьба за существование» с «переживанием наиболее приспособленных» к новым условиям среды. Прослежен ли такой процесс где-либо хотя бы в течение сотни лет? Нет. А где же можно проследить? Только при работе в абсолютных заповедниках... в течение сроков, далеко превышающих жизнь человека» (Кожевников, 1928).
Прежде чем приступить к работе по экологической и эволюционной динамике, необходимо было с исчерпывающей полнотой описать природу заповедника (то, что мы называем теперь - этапом инвентаризации флоры и фауны). Эта информация должна служить основой для будущих исследований. После того как этот этап завершен, можно начинать собственно экологические исследования, используя количественные методы.
План работ Г.А. Кожевникова был рассчитан на длительную перспективу. Он особенно предостерегал против ожидания быстрых результатов и никогда не говорил, что его программу легко реализовать. В действительности он полностью отдавал себе отчет в колоссальной работе, необходимой для проведения таких экологических исследований на необъятных просторах СССР. Соответственно, Г.А. Кожевников считал, что, прежде всего такие исследования должны быть нацелены на биоценозы, наиболее подходящие в методологическом отношении, а именно на озера.
«Заповедники, вновь и вновь - повторял Кожевников (1928), - это в точности тот инструмент, посредством которого может быть достигнуто правильное понимание жизни природы. .. заповедники могут и должны быть центрами научно-исследовательской работы».
Как отмечал американский историк экологии Дуглас Вайнер (1991) сегодня ретроспективно мы можем видеть, что Г.А. Кожевников нащупывал путь к величайшей в XX в. революции в биологии: синтезу экологии, генетики и эволюционной теории. Из самой природы эволюционного процесса следовала необходимость новой постановки исследований, и именно исследований, проводящихся длительное время, с перспективой на сотни лет.
В СССР в 1925 г. существовало девять государственных заповедников общей площадью 984 тыс. га, а также пятнадцать заповедников местного подчинения, занимавших 57045 га. Флагманами заповедной системы Наркомпроса РСФСР были шесть государственных заповедников: Кавказский (280,0 тыс. га), Крымский (21,2 тыс. га), Астраханский (22,9 тыс. га), Ильменский (15,5 тыс. га), Пензенский (180 га) и Косинский (60 га).
Первым нормативным документом, определившим статус заповедников в нашей стране, принятым в 1929 году "Типовым положением...", цели их деятельности формулировались так: "а) сохранение в неприкосновенности участков природы...; б) научное исследование природы в ее прошлом и настоящем...; в) культурно-просветительная работа, в частности, пропаганда идей охраны природы..." (Штильмарк, 1996).
С 1939 г. существовало Главное управление по заповедникам, при котором работал Научный Совет. Наряду с другими специалистами в него входили такие известные гидробиологи, как Л.А. Зенкевич и Н.Н. Липина (проявлявшая особую активность, выражающуюся в бурных выступлениях против нерадивых директоров заповедников) и ихтиолог Г.В. Никольский. В послевоенный период лимнолог Л.Л.Россолимо являлся членом Научного Совета, регулярно выезжал в подмосковные заповедники.
Наиболее сильные заповедники уже в предвоенные и военные годы достигли уровня комплексных научно-исследовательских учреждений. Как отмечает Ф.Р. Штильмарк (1996) это обусловливалось четкостью главной задачи, поставленной научным коллективом заповедника, а также во многом зависело от руководства (директора и его заместителя по научной работе). Например, успех Астраханского заповедника состоял в подчиненности всей тематики проблемам дельты Волги - от общих физико-географических вопросов до частных биологических. В штат сотрудников входили: климатолог, гидролог, геоморфолог, гидробиолог, гидрохимик, геоботаник, ихтиолог, орнитолог и териолог. Имело место равное соотношение между специалистами по водным и по наземным экосистемам. Научно-технический персонал включал шесть метеорологов-фенологов, шесть лаборантов разных профилей. Все работники охраны заповедника в то время числились «наблюдателями» и были обязаны постоянно регистрировать природные процессы и явления на территории заповедника. Достижением заповедной системы и ее руководства было внимание к методическим разработкам. Основное издание Комитета (Главка) по заповедникам называлось «Научно-методические записки».
Геологическое строение и рельеф Пинежского заповедника
Территория Пинежского заповедника расположена на юго-восточной окраине Бело-морско-Кулойского плато (БКП). Рельеф имеет, в целом, ледниковый генезис, но большое влияние на развитие оказали также карст и эрозионное расчленение. По морфографическим признакам выделяются три группы рельефа. Превышение между ними составляет 15-20 м; абсолютные высоты вершинной поверхности - 145-173 м. В центральной полосе, пересекающей территорию с северо-запада на юго-восток, рельеф мелко- и средне холмистый, участками плоско-волнистый. В юго-западной части рельеф плосковолнистый, участками плоский и холмистый. В северо-восточной части - холмисто-увалистый (Шаврина, Малков, 2000).
Карст является важнейшим компонентом рельефа. Он развит в пределах трех геологических толщ: нижней, сложенной гипсами с прослоями ангидритов; средней, образованной переслаиванием доломитов и гипсов; верхней, представленной огипсованными алевритами, либо песчанисто-алевритистыми красноцветными гипсами. Нижняя и средняя толщи карсто-литов (карстующихся пород) имеют нижнепермский возраст, верхняя толща - верхнепермский.
По составу минеральной растворимой основы карст относится к сульфатной группе, карбонатно-сульфатному, сульфатному, терригенно-сульфатному типам. Поверхностный карст представлен макро-, мезо- и микроформами, имеющими, в целом, площадное развитие.
На территории заповедника обнаружена 51 пещера, в Голубинском карстовом заказнике 21 пещера и в охранной зоне заповедника - 15 пещер. Из общего числа пещер 21 пещера имеет протяженность свыше 500 метров, длина 10 пещер превышает 1 км. Суммарная длина всех пещер составляет 44,73 км. Плотность подземных форм составляет 1 пещеру на 1 км . Величина площадной поверхностной закарстованности составляет 500-700 форм на 1 км , на участках экстремального развития превышает 1500 форм на 1 км . Как явление карст широко выражен в гидрологическом, геоморфологическом и гидрогеологическом компонентах среды. Здесь широко развиты такие типичные поверхностные формы как воронки, котловины, карстовые озера, а также редко встречаемые - шелопняки, шелопы, польеобразные депрессии, остаточные формы - гипсовые останцы и башни.
Наибольшую площадь развития и наибольшую закарстованность имеют карстолиты карбонатно-сульфатной формации общей мощностью до 80-100 м. Некарстующиеся породы занимают ограниченные территории, их суммарная мощность составляет 60-80 м. По лито-логическому составу выделяется две субформации: нижняя сульфатная и верхняя сульфатно-карбонатная.
Стратиграфо-генетические комплексы четвертичных отложений выделены Е.В. Шавриной и В.Н.Малковым (2000). В типологическом отношении рельеф заповедника представлен возвышенной денуда-ционно-пластовой крупнохолмистой и моренной холмисто-грядовой равниной с участками волнистого озерно-ледникового и водно-ледникового генезиса. Глубина расчленения рельефа - 20-40 м, абсолютные высоты - от 60-70 до 120-170 м. Ледниковая морфоскульптура создана последним поздневалдайским (осташковским) оледенением.
Особенностью территории, определившей современный облик рельефа, являлось положение на стыке, с одной стороны, Пинежского и Полтинского ледниковых языков Северодвинской лопасти Скандинавского центра, с другой стороны, Кулойского языка Мезенской лопасти Баренцевоморского центра. Это обусловило поясную ландшафтную дифференциацию, центром которой послужила Красногорская нунатаковая возвышенность.
Основное закарстование происходило под воздействием наступления и деградации поздневалдайского (осташковского) оледенения. Доосташковские карстопроявления при этом были частично уничтожены, либо погребены, либо кольматированы гляциальными отложениями. Другая часть проявлений, особенно макроуровня, могла быть раскрыта, преобразована и отражена в современном рельефе. Такой длительный характер развития предполагается у крупных котловин, ванн карстовых озер, долинных образований (Шаврина, Мал-ков, 2000).
Таким образом, карстовый рельеф территории заповедника является комбинацией реликтовых и современных элементов. Реликтовые элементы преобладают в строении карстовых логов, крупных котловин и озерных ванн, в большинстве типов шелопняковых полей.
При дифференциации территории важными характеристиками подземной составляющей карста являются проницаемость массивов и распределение карстовых полостей. Проницаемость массивов по кровле обусловлена геологическим строением. Свободная кровля ело 63 жена гипсовыми скальными породами. Прикрытая кровля образуется при налегании рыхлых верхнепермских отложений на нижнюю гипсоносную толщу того же возраста (Шаврина, 2002).
Поверхностные формы гипсового карста чрезвычайно разнообразны по типам и размерам проявлений. В региональной классификации было выделено 29 типов форм, которые объединяются в три уровня (Малков и др., 1983): макро- мезо- и микроуровень.
Основными проявлениями макроуровня являются карстово-ледниково-флювиальные долины (карстовые лога), крупные котловины и депрессии, крупные карстовые озера. Блок-диаграмма карстового рельефа, составленная Д.Н. Сабуровым (Сабуров, 1974), представлена нарис. 2.3.
Карстовые лога являются самыми специфическими формами поверхностного карста, отражающими длительную историю развития рельефа и многоаспектность условий карсто-генеза. По возрасту и генезису карстовые лога являются формами проблемного генезиса (особенно в отношении поздневалдайской истории развития). Крупные и средние лога формировались в доледниковое, ледниковое, позднеледниковое время. Отдельные участки активно развивались и углублялись в голоцене.
Крупные лога при протяженности от 3 до 22 км имеют ширину 0,2-1,0 км, глубину 20-30 м, местами до 40 м. Днища долин сложного строения с террасами, котловинами, седловинами, ложбинами; с развитием и поглощением руслового стока, с карстовыми озерами и водотоками.
Мелкие лога связаны с местными водосборами. Они, как правило, испытали эрозионное омоложение в верховьях и карстовое молодое расчленение в средней или нижней части. Протяженность долин - 0,3-4,0 км, иногда до 10 км, ширина - 0,3-0,6 км, глубина варьирует от 10-15 до 40-60 м.
Крупные польеобразные депрессии, ванны крупных озер по структуре планового развития относятся к площадным многоочаговым формам с блуждающими векторами роста (Шаврина, Малков, 2000). Размеры депрессий в плане от 1,5-2,0x0,7-0,8 км, до 2,0x1,0-1,2 км. Видимая глубина депрессий около 10-15 м, иногда до 20 м. Коренное ложе может обнажаться, обычно залегает на глубине до 5-10 местами до 20 м от аккумулятивного днища.
Ванны крупных озер имеют размеры в плане от 0,6-0,8x0,4-0,6 км до 1,6-1,8x0,7-1,2 км. Высота бортов обычно - 5-10 м, реже до 15 м; глубина воды - 2-10 м, реже 12-15 м. Предполагаемая мощность рыхлого покрова - 2-5 м. Ванны средних озер варьируют: по длинной оси от 0,2 до 0,6 км, по которой от 0,15 до 0,5 км; высота бортов - 3-12 м.
Определение гидрологических, гидрохимических и гидробиологических параметров (режима водных
Использование кондуктометров позволяло в кратчайшие сроки получить представление о типе питания того или иного озера, позволило достаточно быстро, не дожидаясь проведения хи-манализов, сориентироваться в многообразии озер и построить дальнейшие исследования.
Еще одним применением кондуктометров (их модификаций с длинным кабелем) служит выявление вертикальной химической стратификации озер. Так в результате обследования озер Нижегородского Заволжья отмечена положительная связь между содержанием углекислого газа в воде придонных горизонтов и электропроводностью и обратная - между концентрацией кислорода и электропроводностью. Резкое возрастание электропроводности, говорящее о присутствии ионов HS", наблюдается в придонных горизонтах оз. Светлояр и особенно оз. Юронгского.
Использование кондуктометров позволяет нам быстро получить представление о глубине залегания анаэробной зоны в том или ином озере в разные сезоны года а также косвенным образом оценивать концентрацию ионов. Это избавляет от применения в полевых условиях трудоемких методов «мокрой» химии.
В Керженском заповеднике портативные кондуктометры применяются для установления сезонной периодизации гидрологического года. Наблюдения за электропроводностью воды позволяют определить даты начала весеннего половодья, его пика и окончания, а в сочетании с другими показателями (в первую очередь - с уровнем) дают нам возможность выделения гидрологических сезонов года (Баянов, 2004).
Важным элементом работы является выявление зависимости между величинами электропроводности и общей минерализации. Стоит заметить, что влияние температуры раствора на его электропроводность небольшое (2-4%), оно компенсируется современными приборами. А.А. Зенин (1965) определил зависимость между величиной электропроводности и общей минерализации воды р. Волги и ее притоков (в том числе р. Керженца), которую выразил уравнением
Эта зависимость выведена автором для различных сезонов года, в течение которых она почти не изменяется. А.А. Зенин предлагал использовать ее для взаимного контроля при анализе воды. К сожалению, сумма ионов в уравнении приведена в мг-экв./л., переход же к мг/л при отсутствии первичных данных затруднен. Некоторыми руководствами (Гидрохимические показатели..., 2000) по гидрохимии и инструкциями к приборам предлагается преобразовывать проводимость в солевое содержание в пересчете на СаСОз с коэффициентом 0,5. Однако нам представляется возможным с накоплением данных определять требуемую зависимость для водоёмов-объектов мониторинга самостоятельно.
Приборы с выносными датчиками (имеющие длинный кабель) необходимы для изучения и организации наблюдений на глубоких водоёмах или водотоках. При организации наблюдений за малыми реками, ручьями, неглубокими пойменными озерами и за поверхностными слоями глубоких озер вполне подходят портативные приборы, выпуск которых налажен многими фирмами. Это в первую очередь термометры, кондуктометры, рН-метры, Eh-метры, легко умещающиеся в грудной карман, что позволяет содержать их в тепле даже в зимнее время и производить замеры непосредственно на водоёме.
Таким образом, портативные приборы-анализаторы качества вод уже находят широкое применение в практике экологического мониторинга и достаточно перспективны. Пути дальнейшего совершенствования мы видим в повышении надежности, долговечности, уменьшении размеров и создании многофункциональных, имеющих встроенное запоминающее устройство, совместимых с компьютерами моделей.
Как уже говорилось выше, биоценозы-мониторы — специально отобранные для наблюдений сообщества организмов. В качестве биоценозов-мониторов, как правило, используются на реках сообщества бентосных организмов, на озерах - сообщества зоопланктона. Но поток вещества, энергии, а следовательно, и информации через планктонные и бентосные компоненты экосистемы весьма различен. Сказывается специфика того или иного типа водоёма или водотока и биотопические особенности (глубина, прозрачность, участок течения и т.д.). И исследователь самостоятельно принимает решение относительно компоненты слежения, как правило, исходя из собственной специализации.
Встает проблема сравнения получаемых данных как по разным объектам, так и данных за разные периоды наблюдений. Поэтому возникает желание иметь однотипное для всех объектов мониторинга сообщество для слежения.
Немаловажным в практической работе является трудоемкость сбора материала, от которой в частности зависит его частота (а значит и качество данных мониторинга), а также возможность одновременности наблюдений как за биологической компонентой, так и за гидрологическими и гидрохимическими параметрами водной среды (температура, электропроводность, содержание кислорода, величины рН, Eh и др.).
Важным моментом является наглядность представления материала в ежегодном отчете по Летописи природы (раздел 8.2.6. Структурные характеристики эталонных сообществ). Благодаря правильности выбора формы представления материала различия структурных или функциональных характеристик объектов наблюдений или данных разных периодов для одного объекта ста 105 новятся видны и понятны как специалистам-гидробиологам, так и экологам других специальностей, и представителям административно-управленческого аппарата.
С вышеперечисленными проблемами нам приходилось сталкиваться при организации мониторинга водных экосистем в заповедниках «Пинежский» Архангельской области и «Керженский» Нижегородской области.
Нами в период с 1996 по 2004 гг. осуществлялся мониторинг наиболее значимых водных объектов Керженского заповедника - рек Керженец и Вишня (приток р. Керженец). В качестве субстрата выбраны находящиеся в воде камни и бревна. Сборы организмов осуществлялись вручную с использованием пинцета, в безледный период, с периодичностью не реже одного раза в месяц. Анализ сообществ зооперифитона происходил по следующим показателям: численность и биомасса на квадратный метр, индекс видового разнообразия Шеннона, индекс доминирования Симпсона. Видовая структура сообществ изображалась в виде столбчатых диаграмм с ранжированием видов по индексу плотности (корень квадратный из произведения средней численности или биомассы на встречаемость) с указанием видов-доминантов, субдоминантов, характерных и второстепенных. Путем осреднения происходило определение комплекса структурообразующих видов за безледный период всего года.
При написании раздела «Воды» Летописи природы заповедника материал возможно излагать исходя из разных подходов. Можно исходить из объектов мониторинга. По каждому объекту наблюдений в виде графиков приводятся данные режимных наблюдений - динамика того или иного показателя - уровня, температуры, рН и т.д. При другом подходе материал приводится исходя из наблюдаемых параметров (например, на одном рисунке показывается динамика уровня воды в реках, озерах, на болоте и в колодце). Каждая из форм преподнесения материала имеет свои преимущества и недостатки. В первом случае может быть хорошо видна взаимосвязь между показателями в динамике, во втором же - хорошо видно как характеризуются водные объекты по тому или иному признаку.
Цифровая информация, как правило, приводится в Летопись природы в минимальных объемах (осредненные данные по месяцам, сезонам, среднегодовые). В то же время формируется электронный архив данных за каждое наблюдение в формате электронной таблицы Excel. Так же как и при занесении данных в Летопись природы при создании и ведении электронных архивов возможны разные подходы: формирование данных по параметрам на отдельный водоём или запись величины того или иного параметра на все водоёмы. В первом случае файл электронной таблицы создается на каждый водоём (Например: Круглое.xls), во втором - на каждый параметр (Цветность.хк).
Гидробиологические исследованиям.А. Кузнецовой
Несмотря на то, что каждый водоем характеризуется многими только ему свойственными чертами, в сезонной динамике зоопланктонных комплексов Пинежских озер прослеживаются общие черты.
С началом безледного периода во второй половине мая доминантами во всех водоемах заповедника являются веслоногие ракообразные. Раньше других приступают к активному размножению циклопы: C.scutifer и С. strenuus, несколько позднее - диаптомусы: E.gracilis и Е. graciloides. В Паловых озерах и Кривом - М. oithonoides. На мелководьях этих водоемов мезоциклопсы являются доминантами.
В больших по площади озерах заповедника, освобождающихся ото льда раньше малых, в конце мая в достаточно большом количестве присутствуют К. longispina и D. longiremis. В небольших проточных водоемах, каковых в заповеднике большинство, на составе весеннего планктона сильно сказываются бурные весенние половодья. Быстрое течение и подъем до двух и более метров уровня воды и содержания в ней взвесей приводит к резкому сокращению количества планктонных организмов и к полному выпадению из состава сообщества зоопланктона ветвистоусых и коловраток. Численности и биомассы гидробионтов большинства озер заповедника в это время невелики, за исключением литорали озера Першковского, где именно весной наблюдается наибольшая биомасса (до 1400 мг/м ), обусловленная развитием веслоногих. А самым высоким видовым разнообразием отличается весенний зоопланктон оз. Сычево. Наряду с С. scutifer в открытой его части присутствуют Daphnia cristata, D. longiremis, Cyclops strenuus, а на мелководье К. longispina, A. priodonta, S. pectinata и H. gibberum.
В июне, вместе с прогревом верхних слоев водной толщи и установлением термоклина, в большой мере начинает проявляться разница между озерами. В более крупных водоемах видовое богатство достигает значительных величин, количество доминирующих форм выше нежели на небольших озерах. К веслоногим добавляются ветвистоусые Н. gibberum, D. longiremis, D. longispina, В. obtusirostris и В. kessleri. В мелководном оз. Лесное на первое место по численности выходит коловратка К. quadrata, которая становится здесь абсолютным лидером до сентября, превосходя по обилию другие виды на несколько порядков.
На большинстве водоемов в первый месяц лета дает подъем коловратка С. unicornis. Этому виду в Пинежских озерах свойственны два подъема - в начале и конце лета. Иногда его заменяет близкий по экологии вид - С. hyppocrepis. В Паловых же озерах С. unicornis присутствует в больших количествах на мелководье все лето. В июне состав зоопланктона в целом остается копеподным, и только в июле веслоногие уступают первенство представителям других групп, иногда полностью исчезая из состава доминантов. В открытых частях в это время доминируют различные виды рода Daphnia, на литорали же достигают больших количеств Diaphanosoma brachyurum и Polyphemus pediculus. Во всех маломинерализованных озерах в это время в состав доминантов входят Н. gibberum и К. longispina, за исключением мелководного эвтрофного оз. Лесного.
Период наибольшего теплозапаса Пинежских озер - вторая половина июля - начало августа. Именно в это время различия в составе зоопланктона между водоемами проявляются наиболее отчетливо. В числе доминантов пелагиали большинства озер во второй половине августа появляются веслоногие Е. gracilis, С.scutifer, а на Паловых озерах и М. oithonoides. Из Cladocera как и в июле по-прежнему велика доля Н. gibberum, D. longiremis, В. obtusirostris, С. quadrangula. Дает подъем численности в это время и хищная коловратка А. priodonta. Наряду с ней в некоторых крупных озерах также F. longiseta и С. unicornis. На небольших проточных озерах Круглое и Долгие в это время в состав доминантов входит С. quadrangula. В мелком оз. Лесное вместо характерных для большинства озер видов калянид Е. gracilis и Е. graciloides в августе в состав доминантов входит A. denticornis, остающийся здесь в большинстве до поздней осени.
В озере Кумичево большую часть года численность и биомасса зоопланктона крайне незначительны, в августе наблюдается подъем численности A. priodonta в иные годы дости-гающей здесь рекордного для Пинежских озер количества (свыше 140 тыс. экз.
Обращает на себя внимание небольшое количество видов-доминантов в пелагиали озер Кривое и Плоское в это время, что обычно характерно для малых проточных водоемов.
В сентябре состав и количество доминантов в озерах заповедника остается примерно то же, что и в августе. На большинстве озер в равной мере представлены коловратки и веслоногие, кладоцеры уступают этим двум группам на озерах Долгих, Круглом, Сычево, Железное, Першковском, Паловых и практически полностью отсутствуют в озерах Кривое и Плоское.
На литорали в большинстве озер с началом сентября видовое разнообразие снижается. Лишь на озере Железном в самом начале осени оно не падает, даже наоборот, на какой-то период возрастает: в пробах появляются не встречающиеся летом виды семейства Chydoridae: Chydorus sphaericus, Alonopsis elongata, Peracantha truncata (Pleuroxus truncatus).
В единичных экземплярах в конце лета и начале осени появляются редкие виды копепод: Macrocyclops albidus, Cyclops vicinus, Eucyclops macrurus, E. serrulatus, Diaptomus castor.
В зимних сообществах большинства озер в значительных количествах присутствуют Kellicottia longispina, Keratella quadrata, Filinia longiseta, Daphnia hyalina, D. longiremis и D. longispina, C. vicinus, C. insignis и молодь С. scutifer. Доминируют же взрослые стадии Е. gracilis и Е. graciloides. В то же время количественные характеристики зимних сообществ сильно различаются по озерам. В большинстве случаев они находятся в пределах летних значений, но в Плоском и Железном зимой биомассы превышают таковые безледного периода в 5-10 раз.
В состав зимних зоопланктонных сообществ озер входят следующие виды организмов: коловратки (в порядке убывания частоты встречаемости) К. longispina, К. quadrata, F. longiseta, К. cochlearis, К. hiemalis; ветвистоусые: D. longiremis, В. obtusirostris, D. hyalina, H. gibberum, Ch. ovalis и веслоногие рачки: С. scutifer, Eudiaptomus gracilis, E. graciloides, Th. oithonoides, C. insignis, C. vicinus и M. albidus. Кроме этого, в подледный период обычны пар-теногенетические и эфиппиальные яйца Cladocera, науплии циклопоид и каляноид.
Состав и структура зимних зоопланктонных сообществ находятся в зависимости от 160 кислородного режима водоемов, на который в свою очередь влияют глубина озера и класс вод. В озерах, характеризующихся благоприятным кислородным режимом, в зимнее время развивается зоопланктоценоз Е. gracilis (Е. graciloides). В озерах, испытывающих недостаток Ог, наблюдается развитие ценоза С. scutifer.
Численность организмов ценоза Е. gracilis (Е. graciloides) варьирует от 4,1 до 29,0 тыс. экз./м , составляя в среднем 10,0 тыс. экз./м , биомасса - от 66,0 до 1362,2 мг/м (374,0 мг/м ), изменяясь как от озера к озеру, так и по годам. Количественные показатели зоопланк-тоценоза С. scutifer, как правило, заметно ниже и составляют в среднем 1,42 (0,18-2,69) тыс. экз./мЗ при биомассе 19,8 (1,6-30,8) мг/м . Исключение составляет Лапозеро - глубокое высокоминерализованное озеро - гидрогеологическое окно, где в зимнее время ценоз С. scutifer развивается в количестве 33,0 тыс. экз./м , достигая биомассы 1636,2 мг/м .
Таким образом, в глубоких гидрокарбонатных озерах, характеризующихся благоприятным кислородным режимом в зимний период, подледные зоопланктонные сообщества имеют биомассы близкие к таковым в летнее время, что при гораздо меньшей чем летом численности достигается за счет взрослых стадий крупных рачков. В мелких гидрокарбонатных озерах, с дефицитом кислорода зимой, количественные показатели понижаются в 10-40 раз. В сульфатных озерах, где зимой газовый режим более благоприятный, чем летом, тем не менее, также происходит сокращение численности и биомассы. Особую группу представляют глубокие высокоминерализованные сульфатные озера, питающиеся напорными карстовыми водами, где зимой, так же как и летом наблюдается повышенный уровень развития зоо-планктонных сообществ.
