Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Модель геоэкологического мониторинга, материалы и методы исследований 12
1.1 Модель геоэкологического мониторинга 12
1.2 Материалы и методы исследований 14
ГЛАВА 2. Геосистема лесостепной провинции приволжской возвышенности 21
2.1 Общее описание геоэкологических условий лесостепной провинции Приволжской возвышенности 21
2.1.1 Описание геоэкологических условий территории среднего течения р. Ворона
2.2 Происхождение и описание проточно-русловых озер реки Ворона 42
2.2.1 Озеро Рамза 46
2.2.2 Озеро Кипец 49
2.2.3 Озеро Симерка 53
2.3 Прогноз трансформации проточно-русловых озер 55
ГЛАВА 3. Таксономический обзор диатомовых и синезеленых водорослей водных объектов бассейна среднего течения реки ворона 62
3.1 Общий обзор состава сообществ фитопланктона и микрофитобентоса 62
3.2 Обзор состава сообществ фитопланктона и микрофитобентоса по годам 66
3.3 Сравнение общности таксономической структуры сообществ диатомовых и синезеленых водорослей по водоемам и годам 85
ГЛАВА 4. Биологический мониторинг качества вод по сообществам фитопланктона и микрофитобентоса 94
4.1 Общая эколого-биологическая оценка качества поверхностных вод 94
4.1.1 Эколого-географический анализ 95
4.1.2 Санитарно-биологический анализ по методам Пантле-Букка в модификации В. Сладечека и Т. Ватанабе 99
4.2 Эколого-биологическая оценка качества вод 106
проточно-русловых озер 106
Заключение 132
Список литературы 135
- Материалы и методы исследований
- Описание геоэкологических условий территории среднего течения р. Ворона
- Обзор состава сообществ фитопланктона и микрофитобентоса по годам
- Санитарно-биологический анализ по методам Пантле-Букка в модификации В. Сладечека и Т. Ватанабе
Введение к работе
Актуальность темы. Территория исследований располагается в пределах лесостепной зоны европейской части России. Это густонаселенный регион, с развитыми транспортными и энергетическими коммуникациями, имеющий значительную промышленную и сельскохозяйственную нагрузку. Антропогенное воздействие формируется за счет повсеместного атмосферного трансрегионального массопереноса веществ. Они поступают в водные экосистемы с рассеянным плоскостным стоком с территории водосборов, и в результате инфильтрации атмосферных осадков негативно влияют на качество подземных вод, которые дренируются речными системами и обеспечивают их подземное питание.
В связи с необходимостью разработки оптимальной информационной базы для адекватной оценки экологического состояния регионов, особую актуальность приобретают исследования водных экосистем лесостепной провинции Приволжской возвышенности. На данной территории в течение нескольких лет детально изучались водные объекты бассейна среднего течения р. Ворона в пределах территории государственного природного заповедника «Воронинский», расположенного на западном склоне Приволжской возвышенности в Тамбовской области. На основе аналитических методов по сообществам микроводорослей, и использования дистанционных методов (космофотоснимки), на примере изучения экологически благополучных водоемов заповедника представлена модель геоэкологического мониторинга речных и озерных экосистем в современных условиях глобальных климатических изменений. Она объединяет методы, обеспечивающие проведение интегральной оценки состояния природных и антропогенных изменений, происходящих в пределах геосистемы «речной водосбор – водные объекты».
Водоемы заповедника выступают как естественные рефугиумы диатомовых и синезеленых водорослей как в пределах средних широт умеренного географического пояса в целом, так и лесостепной провинции Приволжской возвышенности. Сообщества микроводорослей характеризуются чрезвычайным видовым богатством, а их структурообразующая роль в пресноводных экосистемах, обеспечивает вклад в устойчивое развитие регионов.
Объектом исследования является геосистема «речной водосбор – водные объекты» территории лесостепной провинции Приволжской возвышенности.
Предмет исследований – динамика природных и антропогенных процессов на речном водосборе и в водных экосистемах государственного природного заповедника «Воронинский».
Цель работы. Проведение геоэкологического мониторинга состояния и свойств компонентов окружающей природной среды геосистемы лесостепной
провинции Приволжской возвышенности на примере водных объектов государственного природного заповедника «Воронинский».
Задачи исследования
Представить модель геоэкологического мониторинга речных и озерных экосистем на основе аналитических методов по сообществам микроводорослей и дистанционных методов (космофотоснимки).
Охарактеризовать природные условия территории исследований, рассмотреть происхождение и дать описание проточно-русловых озер геосистемы бассейна среднего течения р. Ворона, входящей в состав лесостепной провинции Приволжской возвышенности.
Проследить влияние природных и антропогенных процессов на трансформацию озерных экосистем заповедника «Воронинский» дистанционными методами.
Идентифицировать таксономический состав сообществ фитопланктона и микрофитобентоса, проследить их общность по водоемам и годам.
Создать информационную базу для комплексной оценки качества и
процессов самоочищения речных и озерных вод, и проведения биологического
мониторинга по водоемам и годам.
Фактический материал. Исходным фактическим материалом для выполнения настоящего исследования послужили полевые и лабораторные изыскания. Пробы фитопланктона и микрофитобентоса отбирались из различных местообитаний в течение 2007-2014 годов систематически, с апреля-мая и по сентябрь-октябрь месяцы каждого вегетационного сезона. Опробование проводилось на р. Ворона, по притокам и ниже их впадения в реку, в затонах и проточно-русловых озерах. Таксономический состав диатомовых и синезеленых водорослей изучался с помощью светового микроскопа. Использовались дистанционные методы дешифрирования космофотоснимков ГЦ «Природа» (по листам масштаба 1:500000, информация 1970-х и 1980-х гг.) и Landsat (информация 2000-х годов) для выявления динамики экзогенных геологических процессов и влияния природных и антропогенных факторов на трансформацию водных экосистем.
Личное участие автора в получении результатов. С 2009 по 2014 год автор участвовала в полевых исследованиях, связанных с отбором проб фитопланктона и микрофитобентоса, замерами основных гидрофизических показателей, проведением гидрохимического экспресс анализа вод. Автором составлена база данных на основе 1500 изученных проб и проведена интерпретация материалов биоиндикационных исследований, а также дешифрирование космофотоснимков. Ею сделана графическая обработка полученных данных в виде рисунков, схем, составлены таблицы.
Научная новизна.
-
Предложена модель геоэкологического мониторинга речных и озерных экосистем, которая положена в основу данного исследования. Она объединяет разработанную интегральную методику изучения компонентов геосистемы «речной водосбор – водные объекты», - как аналитические методы по сообществам фитопланктона и микрофитобентоса, так и дистанционные методы дешифрирования космофотоснимков, что позволяет отслеживать природные и антропогенные процессы.
-
Состав, состояние и свойства компонентов природной среды среднего течения р. Ворона рассматриваются во взаимообусловленной зависимости как в пределах геосистемы речного бассейна, так и лесостепной провинции Приволжской возвышенности в целом. Впервые проточно-русловые озера заповедника представляются как единая водная экосистема, связанная с местным базисом эрозии, прослежена их трансформация во времени.
-
Впервые идентифицирован таксономический состав сообществ фитопланктона и микрофитобентоса. В водных объектах особо охраняемой природной территории заповедника установлено чрезвычайное видовое богатство диатомовых и синезеленых водорослей, не свойственное сообществам поверхностных вод средних широт умеренного географического пояса, в том числе включая и лесостепную провинцию Приволжской возвышенности. Полученные данные являются оптимальной информационной базой для оценки долговременных природных и антропогенных процессов, происходящих в пределах геосистемы «речной водосбор – водные объекты».
-
Использована методика комплексной оценки качества вод и процессов самоочищения водоемов, основанная на биоиндикации по таксонам-индикаторам состояния водной среды, входящим в состав сообществ фитопланктона и микрофитобентоса. На графиках эколого-биологического качества впервые в практике подобных исследований выделена зона ксеносапробных (природно-чистых) вод, которые имеют широкое распространение в проточно-русловых озерах заповедника «Воронинский».
Теоретическая значимость проведенного исследования заключается в разработке информационной базы для интегральной оценки трансформации водных экосистем. На примере особо охраняемой природной территории заповедника «Воронинский» разработана методика изучения проявлений природных и антропогенных процессов, в том числе и в условиях глобальных климатических изменений.
Практическое значение работы. Модель геоэкологического мониторинга, в течение многих лет отрабатывалась на водных объектах заповедника «Воронинский» (Акт о внедрении № 211 от 14.12.2015 г.). В настоящее время она широко используется как при исследовании водоемов региона (Матырское и Воронежское водохранилища в Липецкой и Воронежской областях), так и на
межрегиональном уровне (например, водоемы Свердловской и Челябинской областей) (Акт о внедрении № 1 от 10.02.2016 г.). Это позволяет говорить о достаточной апробации проведенного исследования в практике геоэкологических работ. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на факультете географии, геоэкологии и туризма ВГУ при чтении курсов «Биоиндикация водных экосистем», «Введение в палеоэкологию», при проведении учебной полевой практики «Палеоэкологические и эколого-биологические исследования». Таксономические списки диатомовых и синезеленых водорослей по водоемам заповедника являются базовыми для инвентаризации микроводорослей водоемов европейской части России, при изучении биоразнообразия и биогеографического распространения.
Методология и методы исследования. Методология исследований определяется системным подходом, согласно которому «речной водосбор – водные объекты» рассматриваются как единая геосистема. Она характеризуется набором природных и антропогенных факторов. Использована модель изучения состояния компонентов окружающей природной среды, которая базируется на аналитических методах биомониторинга, широко применяемых в практике подобных работ (биоиндикация качества вод и общность таксономического состава сообществ по водоемам и годам), и на дистанционных материалах (космофотоснимки). Статистическая обработка фактических данных проводилась на базе Microsoft Excel, STATISTIKA 6.0. Для построения графиков эколого-биологического качества вод использовалась программа CorelDRAW Graphics Suite X7.
Достоверность и обоснованность результатов исследований, научных положений и выводов подтверждается значительным объемом многолетних полевых и лабораторных исследований, тщательностью отбора и обработки проб фитопланктона и микрофитобентоса, детальностью таксономических определений микроводорослей, использованием дистанционных методов, на которые и опирается оптимальная информационная база изучения геосистемы «речной водосбор – водные объекты».
Соответствие диссертации паспорту специальности. Результаты научного исследования соответствуют п. 1.п. 1.12 «Геологический мониторинг и обеспечение экологической безопасности, средства контроля», п. 1.16 «Геоэкологические аспекты устойчивого развития регионов», п. 1.17 «Геоэкологическая оценка территорий» паспорта специальности.
Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: международных – «Диатомовые водоросли: морфология, систематика, флористика, экология, палеогеография» (Москва, 2011); «Диатомовые водоросли: современное состояние и перспективы исследований» (Борок, 2013), «Экологическая геология: теория, практика, и региональные
проблемы» (Воронеж, 2013), «Современные проблемы географии и геоэкологии» (Томск, 2014), «Диатомовые водоросли: успехи, проблемы и перспективы исследований» (Москва, 2015), четвертой Международной научно-практической конференции молодых ученых «Индикация состояния окружающей среды: теория, практика, образование» (Москва, 2015); всероссийских – «Проблемы современной палинологии» (Сыктывкар, 2011), Второй Всероссийской научной конференции с международным участием «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов» (Казань, 2013); региональных – на ежегодных научных сессиях Воронежского государственного университета (2012, 2013, 2014, 2015, 2016).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Геоэкологический мониторинг речных и озерных экосистем, основанный на совмещении принципов биомониторинга и дистанционных методов (космофотоснимки), позволяет оптимизировать исследования, связанные с процессами новейших трансформаций водных экосистем.
-
Геосистема бассейна среднего течения р. Ворона представляет собой типовой природный объект для всей лесостепной провинции Приволжской возвышенности, и может являться эталоном при геоэкологическом мониторинге водных экосистем исследуемого региона.
-
Идентифицированный таксономический состав сообществ фитопланктона и микрофитобентоса является оптимальной информационной базой для мониторинга региональной геосистемы, включающей речные и озерные структуры, при оценке долговременных природных и антропогенных процессов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 3 из них в отечественных рецензируемых научных журналах, включенных в список рекомендованных ВАК для кандидатских диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы (149 источников, в том числе 21 на иностранных языках). Основное содержание диссертации изложено на 151 страницах текста, включая 12 таблиц и 47 рисунков.
Материалы и методы исследований
Основой диссертационной работы явилось изучение таксономической структуры сообществ фитопланктона и микрофитобентоса, в которых доминируют диатомовые и синезеленые водоросли. Начиная с 1980-х годов, исследования микроводорослей поверхностных вод Тамбовской и Воронежской областей проводились Г.А. Анциферовой (Анциферова, 1989, 2001, 2005). Впервые изучение микроводорослей водоемов среднего течения р. Ворона были начаты ею в 2007 г. в рамках инициативного договора о научном сотрудничестве между Воронежским государственным университетом и государственным природным заповедником «Воронинский». В отборе проб принимали участие научный сотрудник заповедника Л.Е Борисова и выпускница факультета ГГиТ ВГУ С.Н. Богатырева. В результате этих исследований была проведена первичная инвентаризация диатомовых и синезеленых водорослей (Анциферова, Богатырева, 2009; Анциферова, Борисова, 2009). Диатомовые водоросли водоемов и водотоков Приволжской возвышенности (Пензенская область) изучались М. С. Куликовским (Куликовский 2008, 2010).
Алгоритм модели геоэкологического мониторинга, базируется на определенной последовательности реализации интегральной методики исследований: 1) Исходным фактическим материалом для выполнения настоящего исследования послужили пробы, отобранные в течение 2007-2014 годов систематически, с апреля-мая и по сентябрь-октябрь месяцы каждого вегетационного сезона. Всего проанализировано 1500 проб. Работа на водоемах проводилась с берега и с использованием лодок. Пробы отбирались из разных местообитаний на р. Ворона, по притокам и ниже их падения в реку, в затонах и акваториях проточно-русловых озер по общепринятой методике (Вассер и др., 1989; Голлербах, 1951; Голлербах и др., 1951; Диатомовые водоросли СССР, 1974).
Пробы фитопланктона отбирались с глубины 30-50 см в пластиковые бутыли 1,5-2,0 л, и далее концентрировались методом осаждения.
Пробы микрофитобентоса представляют собой смывы с различных видов водных и водно-погруженных растений, которые помещались в пластиковую емкость и промывались в некотором объеме воды, а также брались соскобы с отмерших стеблей и корневищ, с предметов, погруженных в воду. Полученный взвешенный осадок помещался в 100 мл пузырьки. Часть проб фиксировалась формалином. В дальнейшем для просмотра под микроскопом этот осадок перемешивался, пипеткой бралась капля, которая помещалась на предметное стекло и перекрывалась покровным стеклом. Изучались также пробы наилка, дерновинки и пленки, плавающие на поверхности, или облекающие стебли водных растений.
2) Пробы изучались в «живом» виде и фиксированные 4% раствором формалина в соответствии со стандартной методикой (Вассер и др., 1989; Диатомовые водоросли СССР, 1974). Следует заметить, что отбор проб и их микроскопическое изучение проводились оперативно, и более информативными были «живые» пробы, которые в лабораторных условиях хранились в холодильнике.
Постоянные препараты для изучения диатомовых водорослей приготовлялись следующим образом: для удаления органики на покровное стекло помещалась капля осадка, которая высушивалась и затем добавлялась капля концентрированной перекиси водорода, препарат высушивался. Далее покровное стекло наклеивалось с помощью анилиноформальдегидной прозрачной смолы с показателем преломления 1,68 на предметное стекло. Смола приготовлялась по методике А.А. Эльяшева (Эльяшев, 1957). Микроскопическое изучение водорослей для их таксономического определения проводилось с использованием световых микроскопов марок Микмед-6 фирмы ЛОМО и «PZO» польского производства при рабочем увеличении от 120х и до 1200х раз.
В каждом препарате (18х18 мм) в средней части по горизонтальным рядам насчитывалось по 500 клеток микроводорослей с последующим пересчетом балльных и процентных содержаний отдельных таксонов. Далее для более полного выявления таксономического состава диатомовых и синезеленых водорослей просматривался препарат полностью, но формы, которые были обнаружены сверх обязательных 500 экземпляров, были отмечены, как встреченные «единично».
Для учета оценок обилия диатомей применялась шести ступенчатая шкала В. Сладечека: 1 – единично (очень редко) (от 1 до 10 экз. в препарате), 2 – редко (11-30 экз. в препарате), 3 – нередко (31-100 экз. в препарате), 5 – часто (1-2 экз. в каждом ряду), 7 – очень часто (несколько экз. в каждом ряду), 9 – в массе (от 1 до нескольких экземпляров в каждом поле зрения) (Диатомовые водоросли…, 1974; Унифицированные методы…, 1983). Значения оценок обилия из балльных переводятся в проценты следующим образом: 1 балл – менее 1%, 2 балла – 2-3%, 3 балла – 4-10%, 5 баллов – 10-20%, 7 баллов – 20-40% и 9 баллов – 40-100%. Подобный учет количественного соотношения таксонов микроскопических водорослей в препарате не является совершенно точным, но дает достаточно сравнимые результаты по различным местообитаниям и местонахождениям.
Таксономические определения водорослей проводились по соответствующим определителям с применением общепринятых методик исследований (Водоросли. Справочник, 1989; Диатомовый анализ, 1949-1950; Диатомовые водоросли СССР, 1974; Определители пресноводных водорослей СССР. Диатомовые водоросли, Синезеленые водоросли, 1953 и др.; Hustedt, 1937-1939; Kolbe, 1927, 1932; Krammer, 1986, 1988, 1991, 1991a, 2000 и др.).
База данных Algaе Base (Guiry, Guiry, 2014), в которой приводятся современные преобразования систематики многих групп водорослей, основанные на компиляции систем разных авторов, не использовалась. Подобная работа не входила в задачи исследования, но весьма затруднила бы выполнение ряда решаемых задач, например, относительно экологической приуроченности таксонов микроводорослей (Баринова и др., 1996, 2006; Кондратьева, Коваленко, 1975; Унифицированные методы исследования качества вод…, 1977, 1983 и мн. др.).
Наименование видов и внутривидовых таксонов диатомовых водорослей дается по классификации Шютта (1896), которая является обобщением работ по систематике диатомовых водорослей в XIX веке. Использованы также разработки филогенетической классификации для центрических диатомей в ХХ веке (Глезер, 1981; Диатомовые водоросли СССР, 1988, 1992; Николаев, 1984; Ross, 1973; Schtt, Engler, Prantl, 1896; Simonsen, 1979).
Описание геоэкологических условий территории среднего течения р. Ворона
Климат региона умеренно-континентальный с хорошо выраженным по сезонам года температурным режимом. Зимой территория повсеместно располагается в области отрицательных температур воздуха. Самый холодный месяц в году – январь, средняя температура которого составляет 11оС. Самый теплый месяц года – июль, со средней температурой +19оС. Абсолютные минимумы достигают -33оС, максимальные температуры до +40оС. Среднегодовая температура составляет +4,5оС. Падение температуры ниже 0оС происходит в начале ноября. Средняя дата первого заморозка – 2 октября, последнего – 2 мая. Устойчивые морозы наступают около 23 ноября, а прекращаются в районе 15 марта. В определенные периоды, в частности в дни активной циклонической деятельности с выносом теплых масс из Атлантики, в изучаемом районе в холодное время года возможны оттепели на 4-8 дней, температура в январе поднимается примерно до +5оС. Продолжительность безморозного периода составляет около 162 дней, продолжительность вегетационного периода (с температурами выше +5оС) примерно от 182 до 185 дней (http://www.voroninsky.ru/).
Среднегодовая скорость ветра составляет 4,3 м/с. Преобладают ветра западного и юго-восточного направлений. Распределение давления в пределах Атлантического и Северного Ледовитого океанов и Евразии влияет на циркуляцию воздушных масс. Умеренный континентальный воздух является преобладающей воздушной массой. Морской умеренный воздух приносится ветром западных направлений и поступает обычно в циклонах. Летом с приходом морского воздуха наступает облачная, пасмурная и дождливая погода, зимой – снегопады, переход температур через 0оС. Континентальный арктическый воздух вызывает понижение температуры, повышение атмосферного давления, зимой – морозные дни, ранние осенние и поздние весенние заморозки. С континентальным тропическим воздухом связаны низкая относительная влажность (25-30%), высокие температуры (35-40оС) и засушливая погода (Дудник и др, 2011, (http://www.voroninsky.ru/). Наибольшее количество атмосферных осадков выпадает в период с мая по сентябрь. Число влажных дней (с относительной влажностью до 80% и выше) достигает 114-115. Количество дней с осадками (твердыми, жидкими, смешанными) составляет 153. В декабре-январе наибольшее число дней с осадками (16-17), минимальное число – в сентябре (10-12) и в апреле-мае (11-12). Осадки более 5 мм наиболее часто выпадают в июле (5-7 дней), реже всего – в январе (1-2 дня). Среднегодовое количество осадков колеблется от 450 до 570 мм в год (http://www.voroninsky.ru/).
Рельеф. Территория исследований располагается в пределах западных отрогов Приволжской возвышенности. Она характеризуется наибольшими для Тамбовской области абсолютными отметками, достигающими до 210 м над уровнем моря. Рельеф речной долины отличает ярко выраженная асимметрия склонов с более высоким и крутым правым бортом долины. В пределах северной части территории заповедника в районе с. Иноковка абсолютные отметки на водоразделах достигают 200 м над уровнем моря, русло реки располагается на уровне 121-122 м. В южной части территории, вблизи р.п. Инжавино, высота водоразделов достигает 180 м, а русло реки имеет отметки 115 м. На правобережье перепады высот на расстоянии от 500 до 1000 м могут составлять до 60-65 м. Склоны долины Вороны и ее правобережных притоков и борта оврагов имеют крутизну до 26-28о. Для более пологого и низкого левого берега перепады высот составляют 10-18 м (Шепелева, 2000).
Почвы. Поймы водотоков и днища крупных балок выполнены аллювием и частично лугово-торфяно-болотными почвами, местами слегка засоленными. На крутых склонах правобережья наблюдаются серые лесные оподзоленные почвы и смытые черноземы. На делювиальных лессовидных суглинках овражно-балочных комплексов прослеживаются смытые почвы. Серые лесные почвы на песках и супесях характерны для нижних надпойменных террас р. Ворона. На водоразделах распространены выщелоченные черноземы (Шепелева, 2000).
Гидрография и гидрологическое описание. Река Ворона является правым притоком р. Хопер, в его среднем течении. Она берет начало на Приволжской возвышенности в Пензенской области у с. Ведякино, и впадает в р. Хопер на Окско-Донской низменности в пределах Воронежской области у г. Борисоглебска. Эта равнинная река средних размеров, общей протяженностью 454 км, из них 214 км приходится на Тамбовскую область. Обшая площадь водосбора составляет 13,2 тыс. км2. Его средняя высота 170 м над уровнем моря. В верхнем течении реки высота водосбора достигает 210-220 м. Речная долина имеет ширину 6-8 км. Глубина реки составляет от 0,5 м на перекатах до 15-16 м на плесах. Протяженность водной акватории в рамках заповедника составляет 58 км (Борисова, 2012) (рис. 3).
Основными правыми притоками р. Ворона являются реки Пурсовка, Калаис, Иноковка, Ржавка (Гидрологический ежегодник, 1953; Реки Тамбовской области…,1991; http://www.voroninsky.ru/).
Река Пурсовка берет начало на севере Кирсановского района. Течет в южном направлении, протекая через центр г. Кирсанов. Длина реки составляет 14 км, площадь речного бассейна 102 км. Она впадает в одно из многочисленных озер-стариц в сильно заболоченной пойме р. Ворона.
Река Калаис имеет исток у д. Новокузнецовка. Течет в юго-восточном направлении по открытой местности. Длина реки составляет 33 км, площадь водосбора 291 км. Устье реки находится у с. Калаис.
Река Иноковка начинается у с. Ковылка на высоте около 195 м, и в впадает в р. Ворона у с. Иноковка 1-я. Длина реки 23 км, площадь речного бассейна 150 км. Русло узкое – 3-5 м, скорость течения 0,2 м/с.
Обзор состава сообществ фитопланктона и микрофитобентоса по годам
Озеро Рамза считается самым крупным в Тамбовской области (рис. 9). Это проточно-русловой водоем, представляющий собой озеровидное расширение русла реки Ворона. Площадь озера равна 168 гектарам, средняя ширина – 0,8 км, максимальная – до 1,0 км. Максимальная длина озера достигает 2 км, длина береговой линии – 6,3 км, коэффициент изрезанности береговой линии – 1,37 (Анциферова, Борисова, 2009). Котловина озера плоская, без четко выраженной глубоководной зоны. В настоящее время в центре озера глубины достигают 1,5-1,7 м, его средняя глубина 1,2 м. Максимальные глубины 4-4,5 м наблюдаются в месте, где воды р. Ворона впадают в акваторию озера. Колебания уровня воды в реке влияют на уровневый режим озера (Анциферова, Борисова, 2009; Потапова, Самодурова, 2009) (рис 10). В месте впадения реки в озеро ее русло расширяется и происходит разгрузка взвешенного материала, переносимого потоком. Он
Схема зарастания высшей водной растительностью акватории оз. Рамза: затененные участки показывают распространение плавающей и воздушно-водной растительности аккумулируется в виде наносов, которые образуют накопления, способствующие обмелению и зарастанию акватории. Последствия антропогенного воздействия человека в результате мелиоративных работ, связанных со спрямлением русла реки на русловые процессы проявились в том, что уровень воды в озере упал на 1,5 м. В конце 1980-х годов наблюдались песчаные берега и редкая растительность, окаймляющая озеро. (Анциферова, Борисова, 2009). Ныне его дно покрыто слоем илистых отложений. Дно озера повсеместно выстлано стеблями и листьями кубышки и кувшинки, плавающие листья и цветы которых поднимаются над водной поверхностью. На батиметрическом плане озера выделяются две основных изолинии, это 1,0 и 1,5 м. Граница зоны «открытого водного зеркала» выражена изолинией 1,5 м, но данная глубина не препятствует расселению следующих водно-погруженных растений: уруть, пузырчатка, роголистник, рдесты, наяда. Небольшие глубины и мягкий грунт позволяют быстро расселяться представителям воздушно-водной растительности: тростнику, рогозу, камышам. В следсвии чего озеро постепенно зарастает, а его мелководные зоны заболачиваются. Изолиния 1,0 м в основном повторяет очертания береговой линии и не отдаляется далеко от нее. Полоса растительности шириной от 10 м до 100-130 м тянется ориентировочно вдоль всего берега. Исключение составляют сплавинные зоны, где метровая изолиния удалена от берега на 150-250 м (Анциферова, Борисова, 2009).
Зоны сплавин сформированы вдоль северо-восточного, западного, а также восточного берегов озера. Их образование происходит во время весенних подвижек льда, когда фрагменты корневищ извлекаются из грунта и вместе с вмерзшими в лед прошлогодними стеблями скапливаются в прибрежных зарослях, куда их относит течением и ветром. Со сплавинами связано распространение зарослей рогоза узколистного, тростника южного и телореза алоэвидного, на них поселяются шлемник обыкновенный, зюзник европейский, вербейник монетчатый, поручейник широколистный, кипрей волосистый, щавель прибрежный и другие водные растения, а также некоторые виды осок и ивы (Анциферова, Борисова, 2009; Русова, 2013в).
Озеро Кипец на территории заповедника считается вторым по величине (рис 11). Оно располагается ниже по течению реки, около трех километров от озера Рамза. Это также проточно-русловой водоем, состоящий из системы заливов. Озеро образовалось во второй половине XIX века в виде подпруды на русле р. Ворона. Его Рис. 11. Озеро Кипец (Фотография автора, 2013 г.) представляют четыре основных котловины – Мохов Угол, Бутыркин Угол и Митькин Угол, Кипец и далее протока-озеро Промышленное. В озеро впадают ручьи Занога, Паревка (Парница) и Поганка. Ручей Паревка, ранее впадающий в староречье «Старая Ворона», был искусственно пущен по новому руслу во время строительства мелиоративной сети вдоль западного побережья озера. Ручей Поганка во время межени является тупиковым и только при подъеме уровня воды в половодье соединяет русло Вороны выше озера Кипец с котловиной Мохов Угол. Река Ворона, протекая через все озеро, образует с ним единую акваторию, объединяя отдельные заливы. Современная сложно лопастная форма озера связана с общим уменьшением глубины заливов, зарастанием мелководий, а также с образованием в месте расширения русла реки при его впадении в озеро двух вытянутых кос, -правобережной и левобережной. Их размеры год от года увеличиваются. Формирование кос происходит в половодье, путем отложения наносов из турбулентной струи течения, направленной вдоль берегов вверх по водотоку. За последние 25 лет, по наблюдениям сотрудников заповедника «Воронинский», эта коса стала длиннее примерно на 150 м, в основном за счет присоединения к ней сплавинного материала. Непосредственно за косой часть речных наносов попадает в котловину озера. Обе косы постепенно отделяют от общей площади два непроточных залива – правобережный Мохов Угол и левобережный Кипец (Анциферова, Борисова, 2009; Самодурова, 2008). Общая площадь акватории озера Кипец и протекающей через него реки, составляет 110 гектаров. Оно имеет максимальную ширину 0,7 км, среднюю ширину – 0,3-0,5 км. Наибольшая длина достигает 3,6 км, длина береговой линии составляет 12,5 км, коэффициент изрезанности береговой линии – 3,35 (наибольший среди озер заповедника). В месте впадения р. Ворона в озеро максимальная глубина достигает 11,2 м. Изолинии наибольших глубин прослеживаются вдоль русла реки. Непосредственно в акватории озера наиболее распространенными являются глубины от 1,0 до 3,0 м. На батиметрическом плане озера выделяются две основных изолинии – 1,0 и 2,0 м (рис. 12). Изолиния 1,0 м обычно приурочена к береговой линии. Исключение составляют сплавинные зоны, где метровая изолиния значительно удалена от берега (Анциферова, Борисова, 2009). Проточная часть повторяет сложную форму озера и состоит из системы плесов и перекатов, характерных для русел равнинных рек. Глубина в проточных русловых участках водоема достигает 5,0-5,5 м. Она зафиксирована в центральной части озера на участке между левобережной косой и протокой на озеро
Санитарно-биологический анализ по методам Пантле-Букка в модификации В. Сладечека и Т. Ватанабе
Впервые появились и получили широкое распространение следующие виды: Phormidium laminosum (Ag.) Gom. – Формидиум пластинчатый, с оценками обилия «в массе» в заливах Мохов Угол и Кипец, в оз. Рамза, плавающие дерновинки, обрастания водной растительности (наблюдается в стоячих водах, в почвах, на орошаемых скалах и, особенно, в горячих источниках); Phormidium tenue (Menegh.) Gom. – Формидиум тонкий, с оценками обилия «в массе» в заливе Мохов Угол оз. Кипец, обрастания высшей водной растительности, темно-зеленые дерновинки (стоячие воды, горячие и минеральные источники); Phormidium valderiae (Delp.) Geitl. – Формидиум вальдерианский, с оценками обилия «в массе» в заливах Мохов Угол и Кипец, в оз. Рамза, дерновинки (встречается на орошаемых скалах, в текучих и стоячих водах, в почвах, а также в горячих источниках); Synechocystis aquatilis Sauv. – Cинехоцистис водяной, с оценками обилия «часто» в оз. Кипец в заливе Кипец в виде плавающих дерновинок (наблюдаются в стоячих или медленно текущих солоноватых или грязноватых водах и в теплых источниках); Microcystis aeruginosa f. pseudofilomentosa (Grow) Elenk. – с оценками обилия «очень часто» в заливе Кипец, обрастания водной растительности (характерен для водоемов Средней Азии (Старая Бухара), Нижнего Днепра; Anabaena birgеi G.M. Smith. – Анабена Берга, с оценками обилия «в массе» в заливах Мохов Угол и Кипец, в оз Рамза, дерновинки, обрастания высшей водной растительности (водоемы Средней Азии, Аральское море, оз. Иссык-Куль); Anabaena viguieri Denis et Fremy – Анабена Вигнера, с оценками обилия «очень часто» оз. Рамза, дерновинки (Украина, водоемы Винницкой области) (Анциферова, 2013); Lyngbya truncicola Ghose – Лингвия обрубленная, с оценками обилия «очень часто» в заливах Мохов Угол и Кипец, в оз. Рамза, обрастания высшей водной растительности (наблюдается в стоячих водах Крыма); Nematonostoc flagelliformis (Berk. et Curt.) Elenk. – Нематоносток плетевидный, с оценками обилия «в массе» в заливах Мохов Угол и Кипец, обрастания высшей водной растительности (встречен на сухих, содержащих известь почвах, в пустынях и в высокогорных областях, в водоемах окрестностей Астрахани и Красноармейска, в предгорьях Алтая, в Китае, Казахстане); Mastigocladus laminosus Cohn. – Мастигокладус пластинчатый, с оценками обилия «очень часто» в заливе Кипец, в обрастаниях высшей водной растительности (часто встречается в горячих источниках); Merismopedia punctate Meyen – Мерисмопедия точечная, с оценками обилия «очень часто» в оз. Рамза, дерновинки (встречается в стоячих водах, в планктоне, а также в горячих источниках); Spirulina meneghiniana Zanard. – Спирулина Менегиниана, с оценками обилия «в массе» в оз. Рамза, обрастания высшей водной растительности (соленые воды, а также горячие источники, Крым, Саратовская область) (Анциферова, 2013).
Характерным для середины вегетационного сезона является незначительное снижение своего видового разнообразия сообществом диатомовых водорослей. В 2010-2012 годах в составе сообществ диатомовых водорослей в водоемах заповедника «Воронинский» впервые встречены таксоны, ранее не наблюдавшиеся в изучаемом регионе. Например, среди диатомей это Caloneis ignorata Skv., Amphora costulata Skv., Gomphonema ventricosum f. curta Skv., Neidium dubium var. constricta Hust., Diatoma elongatum var. capitellata Poretzky, Pinnularia rangoonensis Grun., Stauroneis wislouchii f. parva Poretzky et Anissimova. Среди синезеленых водорослей наблюдаются ранее неизвестные в водоемах территории России и центральных районов европейской части такие виды как Romeria chlorina Bcher, Lyngbya majuscula Harvey, Spirulina curta (Lemm.) Geitl. и другие таксоны.
Согласно наблюдениям 2012 года общий список представителей диатомовых водорослей пополнился такими видами, как Cymbella ventricosa var. ovata Grun., Eunotia fallax var. gracillima Krasske, Surirella didyma Ktz. Выделяются представители синезеленых водорослей – Merismopedia elegans A.Br., Gomphosphaeria lacustris f. compacta (Lemm.) Elenk., Woronichinia naegiliana (Ung.) Elenk., Spirulina labyrinthifaormis (Menegh.) Gom., S. minima A. Wurtz., Anabaena minima Tschernov, Ostillatoria ornata f. planctonica Ehr., Phormidium fragile (Menegh.) Gom., Beckia bella (G. Beck) Elenk., Stigonema hormoides (Ktz.) Born. et Flah., Microcoleus lacustris (Rabenh.) Farl. Распространение в оз. Кипец «в массе» вида Ostillatoria coerulescens Gicklh вызывает большой интерес. Выделение сероводорода в иле явлется благоприятным условием для массового расспространения его зеленых дерновинок, имеющих «голубой блеск».
В период 2013-2014 годов видовое богатство сообществ микроводорослей по сравнению с периодами 2007-2009 годов и 2010-2012 годов наблюдений также изменилось (см. рис. 19).
Сообщества диатомовых водорослей насчитывают 171 таксон, среди которых выделено 129 видов и 42 внутривидовых таксона.
В составе сообществ планктонных диатомовых водорослей в целом широко распространены с оценками обилия «в массе», «очень часто», «часто» такие виды как Thalassiosira lacustris (Grun.) Hasle., Cyclotella meneghiniana Ktz., Aulacoseira granulata (Ehr.) Sim., A. distans (Ehr.) Sim., A. italica (Ehr.) Sim., Melosira varians Ag., Synedra berolinensis Lemm.