Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор исследований зарастания озер и характеристика исходных материалов
1.1 Обзор исследований экологии зарастающих озер и путей их восстановления
1.2 Краткий обзор исследований зарастания озер восточного Зауралья 13
1.3 Характеристика исходных данных и основных полевых методов исследований
ГЛАВА 2. Влияние ландшафто-климатических факторов на процесс зарастания озер восточного Зауралья
2.1 Краткая характеристика ландшафто-образующих факторов 23
2.2 Структура озерных водосборов Зауралья и ее влияние на зарастание озер
2.3 Геохимическая характеристика почв восточного Зауралья и ее влияние на зарастание озер
2.4.Условия формирования поверхностного стока на водосборных 43
площадях озер восточного Зауралья
ГЛАВА 3. Экологические факторы зарастания озер 48
3.1 Определение морфометрических характеристик водоемов восточного Зауралья
3.2 Исследование рельефа дна и характера грунта 58
3.3 Химический состав и прозрачность воды озер восточного Зауралья 63
3.4 Термический режим и промерзание водоемов восточного Зауралья 71
3.5 Исследования колебаний уровней воды в озерах восточного Зауралья и их влияние на зарастание озер
ГЛАВА 4. Гидробиологические особенности зарастающих озер
4.1 Методика определения продукционных особенностей высшей водной растительности
4.2 Фитопланктон и динамика его биомассы 97
4.3 Видовой состав и продуктивность зоопланктона 102
ГЛАВА 5. Роль загрязнений озёр восточного зауралья в их зарастании
5.1 Понятие загрязнения озер. Виды загрязнений озер восточного Зауралья
5.2 Изучение выноса биогенных и органических веществ с поверхности водосборов озер восточного Зауралья (на примере оз. Буташ)
5.3 Химическое загрязнение водоемов восточного Зауралья и их следствия в результате сельскохозяйственной деятельности
5.4 Оценка экологического состояния озер 134
5.5 Мероприятия по восстановлению экосистем озер восточного Зауралья проект восстановления зарастающих малых озер восточного Зауралья 145
(на примере оз. Буташ)
Выводы 149
Список литературы
- Краткий обзор исследований зарастания озер восточного Зауралья
- Структура озерных водосборов Зауралья и ее влияние на зарастание озер
- Термический режим и промерзание водоемов восточного Зауралья
- Изучение выноса биогенных и органических веществ с поверхности водосборов озер восточного Зауралья (на примере оз. Буташ)
Введение к работе
І. Актуальность работы.
Проблема изучения процесса зарастания озер и их «восстановления» -комплекса внешних (на водосборе) и внутренних (в озере) мер приобретает особую актуальность для Челябинской области, являющейся одной из вододе-фицитных в РФ. Территория восточного Зауралья, для которой автор проводил свои исследования, в свою очередь, является одной из вододефицитных в области. Единственными источниками водоснабжения этой территории служат малые бессточные озера. Запасы подземных вод незначительные.
Хозяйственная деятельность человека затронула как водосборные бассейны, так и сами водоемы. Это вмешательство изменило абиотические элементы озерной экосистемы (морфометрические характеристики), гидрохимический и гидрологический режимы озера. При антропогенном воздействии нарушается естественное равновесие между биотическими и абиотическими элементами экосистемы. Это приводит к заилению и обмелению озер, их зарастанию, значительному ухудшению качества озерной воды, в результате теряется их значение как источников чистой воды.
В течение последних 35 лет на кафедре географии ЧГПУ, под руководством Андреевой М.А., проводились научно-исследовательские работы по изучению озерных экосистем Южного Урала, их эволюции и современного состояния, формирующегося под влиянием природных и антропогенных факторов. Однако, процессы, определяющие скорость зарастания малых бессточных озер восточного Зауралья до сих пор изучены слабо, что не позволяет разработать для них эффективные эколого-восстановительные мероприятия.
Объект исследования - малые бессточные озера восточного Зауралья и их водосборные площади.
Предмет исследования - естественные и антропогенные факторы, приводящие к зарастанию малых бессточных озер восточного Зауралья.
В связи с этим целью работы является установление ведущих региональных естественных и антропогенных факторов зарастания малых бессточных озер восточного Зауралья, и разработка восстановительных мероприятий.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить морфологические и морфометрические характеристики озер восточного Зауралья и выявить их особенности. Определить влияние морфологических и морфометрических особенностей озерных котловин на степень их зарастания;
исследовать ландшафтную структуру водосборов озерных экосистем восточного Зауралья и выявить антропогенные факторы, оказывающие наибольшее влияние на гидрологический режим озер, гидрохимический состав и гидробиологические особенности водной массы озер;
изучить влияние агрономического фона водосборов озер на миграцию биогенных веществ. Установить закономерности влияния антропогенных факторов на зарастание озер;
- на основании выявленных закономерностей морфологических и мор-фометрических особенностей, разработать рекомендации по восстановлению экосистем озер восточного Зауралья.
Основные положения, выносимые на защиту.
Морфологические и морфометрические характеристики озер восточного Зауралья в сочетании с особенностями физико-географических условий и гидрологического режима обусловливают их предрасположенность к зарастанию.
Антропогенные изменения ландшафтной структуры водосборов при сельскохозяйственной деятельности определяют вынос фосфатов и азота в акваторию водоемов и зарастание малых бессточных озер. При этом ведущим фактором является агрономический фон водосборов, формирующийся под воздействием приемов современного земледелия.
Агрономический фон водосборов озер, формируемый под воздействием приемов современного земледелия определяет поверхностный, твердый, почвенный сток, и является инструментом разработки эффективных восстановительных мероприятий на зарастающих водоемах.
Научная новизна исследования. В работе дана комплексная характеристика озерных экосистем восточного Зауралья, в том числе характеристика их современного экологического состояния. Установлена степень влияния естественных и антропогенных факторов на процесс зарастания малых озер. Определены ведущие антропогенные факторы зарастания малых озер восточного Зауралья, а также степень влияния антропогенных водосборных площадей бессточных озер восточного Зауралья на процесс их зарастания, в процентном отношении. Дана прогностическая оценка состояния изученных водоемов, разработаны практические мероприятия по охране и восстановлению малых бессточных озер восточного Зауралья.
Теоретическое значение. Изучение закономерностей влияния естественных и антропогенных факторов на степень зарастания малых бессточных озер имеет важное теоретическое значение и практическую значимость. Выявленные особенности и полученные закономерности, определяющие степень их зарастания обеспечили возможность разработки классификации озер по их предрасположенности к зарастанию, и выбора инструмента для разработки эффективных восстановительных мероприятий для малых бессточных озер рассматриваемой территории и их водосборов.
Практическая значимость. По материалам исследования разработаны практические природоохранные мероприятия по рациональному использованию природных ресурсов малых бессточных озер восточного Зауралья.
Результаты исследований и накопленный материал могут быть использованы для изучения территорий неблагополучных с экологической точки зрения в пределах водосборных бассейнов озер. Они могут быть применены также при проведении водоохранных мероприятий на водосборах водоемов и снижения отрицательного воздействия на них загрязняющих и биогенных веществ, в сходных физико-географических условиях, с использованием метода аналогий.
По материалам исследования автором составлена серия карт (батиметрия озер, профили озер и площадь зарастания) и научные отчеты для охотничьего хозяйства «Буташ». Отдельные результаты работы используются районным «Комитетом экологии и рационального природопользования» Октябрьского, Еткульского районов Челябинской обл. Материалы исследования используются для преподавания спецкурса «Рациональное природопользование», они также вошли в электронную базу данных №2009620416 «Озера Челябинской области» (свидетельство Роспатент, 2009).
Достоверность и обоснованность научных результатов и выводов базируется на использовании современных методов экспериментальных исследований, принятых в системе геоэкологических исследований. Достоверность научных положений и выводов подтверждается большим объемом фактического материала, обработкой данных на основе различных методов анализа и синтеза, метода полевых исследований, картографического метода, метода аналогий. В ряде случаев достоверность подтверждается увязкой результатов с данными, полученными другими исследователями.
Методика исследования и исходные материалы.
В работе использован комплекс экспедиционных (полевых) методов. При составлении вертикальных профилей, планов озер в изобатах и геоботанических профилей применялся картографический метод. Определение дальнейших тенденций развития озерных экосистем и эффективности их восстановления выполнялось с помощью географического прогноза. Выявление степени антропогенного воздействия на озера осуществлялось с использованием метода аналогий. Химический анализ воды, гранулометрический анализ почв и донных отложений, сравнительный анализ при установлении сходства и различий воздействий на водоемы антропогенных и природных факторов выполнялся при помощи метода анализа и синтеза. Изучение водной и прибрежно-водной растительности выполнялось картографическим методом, путем построения экологических профилей. Математическое моделирование (парная и множественная корреляция) применялось для установления зависимости явлений.
В работе были использованы материалы Института озероведения РАН РФ (Южноуральская экспедиция, 1972-1974 гг.), первичные материалы наблюдательной сети Челябинского ЦГМС. Помимо фондовых материалов основой для исследования послужили данные, собранные автором на малых бессточных озерах восточного Зауралья и их водосборах, в период с 2001-2005 гг. Под руководством и при личном участии автора в общей сложности было исследовано 68 км линий водосборных площадей. Выполнено более 610 батиметрических промеров. Общий объем проанализированной гидрохимической информации составил 210 химических анализов воды, 70 анализов донных отложений, 155 анализов почв; гидробиологической информации - 155 проб фитопланктона, 110 проб зоопланктона, выполнено более 50 укосов высшей водной растительности. Заложено и обработано 56 стоковых площадок и почвенных профилей.
Публикации и апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 16 печатных работах. Результаты работы докладывались и обсуж-
дались на ежегодных конференциях по итогам научно-исследовательских работ преподавателей, студентов и аспирантов Челябинского государственного педагогического университета (2001-2009 гг.); на II Международной научно-практической конференции «Экология и научно-технический прогресс» (г. Пермь, 2003 г.); на Региональной научно-практической конференции «Проблемы географии Урала и сопредельных территорий» (г. Челябинск, 2004, 2006, 2008 гг.); Всероссийской научно-практической конференции «Региональные эколого-географические исследования и инновационные процессы в образовании» (г. Екатеринбург, 2006). Отдельные результаты использованы для создания базы данных «Озера Челябинской области» (свидетельство №2009620416, Роспатент, 2009). Исследования выполнены при поддержке гранта Министерства образования РФ Правительства Челябинской области № 38/МОЗ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основное содержание диссертации изложено на 170 страницах машинописного текста, иллюстрировано 33 рисунками, 30 таблицами. Список литературы содержит 188 наименований, в том числе 16 на иностранном языке.
Краткий обзор исследований зарастания озер восточного Зауралья
В настоящее время малые озера мира испытывают интенсивное вовлечение в производственно-хозяйственный цикл, проявляющийся в разных формах на водосборе и в озере (Якушко, 1981). Хозяйственная деятельность человека охватывает как водосборные бассейны (сведение лесов, мелиоративные работы, распашка земель, дорожное строительство, животноводческие и свиноводческие комплексы и др.), так и сами озера. Так, например, сброс дренажных вод и неочищенных стоков, интенсивная рекреация и т.д. вносят значительные изменения, прежде всего, в абиотические элементы озерной экосистемы, изменяя морфометрические характеристики водоемов. (Антропогенное изменение..., 1991).
В настоящий период над проблемой эвтрофирования озер работают многие российские и зарубежные ученые. Они занимаются рассмотрением как природного, так и антропогенного эвтрофирования водоемов, поиском наиболее рациональных путей восстановления их экосистем. Примерно с середины XX века многие научные коллективы и отдельные исследователи (Институт озероведения РАН, Белорусский государственный университет и др.) разрабатывают пути восстановления эвтрофированных, заиленных, закисленных озер. В этот период подготавливались, затем внедрялись отдельные восстановительные мероприятия, но зачастую без достаточного научного обоснования, иногда недостаточно оценивалась их экологическая и экономическая эффективность. Недостатком инженерных проектировочных работ являлось ограниченное рассмотрение внутриводоемных связей, как между отдельными внутренними компонентами экосистемы озера, так и между внутренними и внешними элементами ок 11
ружающеи природной среды. В результате таких недостаточно разработанных мероприятий ряд водоемов были некорректно восстановлены (Bjork, 1985; Forsberg, 1987; Sendergaard е. а., 1987).
В мировой практике насчитывается немного озер, восстановительные мероприятия на водосборе которых, дали хороший результат. Одним из положительных примеров являются Великие озера (Валлентайм, 1978, Barica, 1989, Люллин, 1989).
В Швеции, в результате отвода сточных вод и удаления из них фосфора восстановлены экосистемы озер Мёларен и Вёттерн (Forsberg, 1988).
Многие стратифицированные озера, испытывающие недостаток кислорода в летний период в гиполимнионе (глубинные, постоянно холодные воды озера), а в зимний - по всей водной массе, восстанавливали методом удаления бескислородных, обогащенных органикой и биогенами вод, а затем применяли искусственную аэрацию (Alhonen, 1986; Stadelmann, 1988).
Для очистки вод от биогенных веществ, поступающих с водосборных площадей, в Японии успешно использовались макрофиты, которыми интенсивно заросли лагуны (Kurato, 1989). Известно использование извести для снижения кислотности воды озер и рек, почв подвергающихся действию кислых атмосферных осадков (Rosseland, Hidar, 1988). В Финляндии выбор метода восстановления озер ставят в зависимость от характера донных отложений (Alhonen, 1985).
В бывшем СССР мероприятия, проводимые в озерах, имели своей целью, в одних случаях, реконструкцию в водохранилищ (озера Латвии, Литвы, Беларуси, Карелии) в связи со строительством ГЭС (Григорьев, 1962; Глазачева, 1974; Широков, Лопух, 1983; Баярунас, 1986), в других - для восстановления их экосистем (Мешкова, 1960). После распада СССР, объем работ в данном направлении снизился по ряду причин, в том числе и экономических. Интерес представляют работы Института Озероведения РАН (Драбкова, Сорокин, 1979; Драбкова, 1981; Прыткова 1999, 2002), посвященные изучению озер и их водосборов, эколого-продукционных особенностей водоемов.
В последние десятилетия XX века были накоплены ценные сведения как об антропогенно измененных озерных водоемах, так и естественных, не подверженных влиянию хозяйственной деятельности человека.
В настоящее время объективно существует два подхода к решению проблемы восстановления озер. Первый подход основывается на мероприятиях, как в самом озере, так и на водосборной площади (Forsberg, 1987), второй -предусматривает ряд мероприятий только в самом озере (Bjork, 1974). Выбор того или другого подхода, в большей степени, должен опираться на соотношение внутренней и внешней нагрузки на озеро загрязняющих веществ.
Появился ряд работ, в основе которых лежат современные представления на проблему восстановления озерных экосистем. В целом же эти работы формулируют основные направления решения проблемы восстановления, на которые мы опирались в своих исследованиях: организация мониторинга ландшафтных преобразований на водосборе и зонах, прилегающих к водоему (Herzig, 1994); охрана озерной биоты, основанная на понимании факторов и процессов, регулирующих состав, структуру и динамику озерных сообществ (Прыткова, 2002); мероприятия по восстановлению озер, проводимые с учетом взаимосвязи между морфометрическими характеристиками озер (объем, средняя глубина и др.) и их водообменом, реакции озер на поступление в них соединений фосфора, выноса его из озер в донные отложения, концентрации тяжелых металлов и основных ионов в воде притоков (Lerman, Hull, 1987); разработка экологической стратегии управления озерами на основе данных по состоянию озер мира, сгруппированных по отдельным странам (Data Book..., 1987).
Структура озерных водосборов Зауралья и ее влияние на зарастание озер
Озеро и его водосбор являются единой природной экосистемой, со своей организацией. Основные структурные элементы данной системы обусловлены особенностями рельефа, литологией, климатическими и гидрологическими факторами. В результате взаимодействия основных природных компонентов, формируется определенная структура экосистемы, состоящая из различных природных комплексов, от сочетания которых зависят строение и функционирование озерной экосистемы (Великорецкая, 1988). Для понимания структуры и функционирования озерной экосистемы необходимо определить значение ландшафто-образующих факторов.
Известно, что главными ландшафто-образующими факторами в пределах Южного Урала являются: геологическое строение; рельеф, обусловленный геолого-геоморфологическим строением; климатические особенности территории (Вербицкая 1960; Баранов, 1961; Быков 1963; Макунина 1974).
Природные условия Южного Урала характеризуются большим разнооб-разием, что в свою очередь объясняется неоднородностью рельефа и климата рассматриваемой территории. Значение рельефа как основного ландшафто-образующего фактора огромно - от него зависит дифференциация поверхности на геокомплексы, которые наряду с климатом определяют обособление ландшафтов внутри зон.
Прежде всего, следует отметить, что исследуемые озера расположены в одной геоструктурной области - Западно-Сибирской низменной стране. В пределах Южного Урала эта область называется равнинное Зауралье (Садовский, 1957; Борисевич, 1968; Сигов, 1972). Она представляет собой обширную аккумулятивную равнину, палеозойский фундамент которой погребен под мощным чехлом мезо-кайнозойских морских и континентальных отложений (Герасимов, 1948; Башенина, 1948, 1961). Местами эти отложения прорваны интрузивными образованиями, и породы фундамента выходят на поверхность.
Палеозойский фундамент здесь был эродирован до пенеплена, на который в свою очередь трансгрессировало меловое море.
В дальнейшем территорию не раз покрывали палеогеновые моря, отложившие мощные толщи осадков. После отступления палеогенового моря, на данной территории устанавливается длительный континентальный режим. Происходило «блуждание» крупных речных потоков, за счет которых морские палеогеновые отложения размывались и переотлагались. Затем за счет воздействия древних потоков создавались обширные ложбины стока (Андреева, 1966, 1973).
В четвертичное время периоды эрозионной переработки сменялись периодами аккумуляции, которая в свою очередь привела к образованию «мертвых» долин и к перестройке всей речной сети Зауралья. Неотектонические движения и усиление речной эрозии определили спуск третичных водоемов. В частности в оставшихся древнеозерных впадинах находятся и озера Зауралья -Буташ и др. рассматриваемые в диссертационной работе озера. Кроме того, часть озер Зауралья расположена в пониженных участках замкнутых котловин, образованных абразией.
В результате анализа имеющихся материалов по комплексному изучению водоемов восточного Зауралья, а также данные собственных полевых исследований (2001-2005 гг.), позволили отнести исследуемые озера и их водосборы к геоморфологическому району - Озерно-морской плоско-волнистой равнине, сложенной комплексом третичных и четвертичных отложений.
Климатические условия Южного Урала определяются географическим положением, характером рельефа и атмосферной циркуляцией. Рассматриваемые озера восточного Зауралья лежат к востоку от Уральских гор, которые в большинстве случаев задерживают теплые влажные воздушные массы, идущие с Атлантического океана. Поэтому в рассматриваемом регионе увлажнение недостаточное, континентальность климата возрастает по сравнению с Преду-ральем. Лето характеризуется в целом как сухое и жаркое, зима холодная и часто малоснежная.
Большую роль в формировании погодных условий в летний период играют умеренные и арктические континентальные воздушные массы, которые приносят похолодание на рассматриваемую территорию (например, арктический воздух беспрепятственно продвигается по Западно-Сибирской равнине и достигает рассматриваемой территории примерно за 6 часов), а также те циклоны, приходящие с северо-запада, которые способны перевалить через Уральские горы. Циклоны, приходящие с Черного и Каспийского моря - летом приносят жаркую и дождливую погоду, зимой - потепления. В зимний период на формирование погоды большое влияние оказывает Азиатский антициклон (Az), его западный отрог, вызывающий в это время малооблачную морозную погоду. Характерной чертой климата Южного Урала, особенно восточного и юго-восточного Зауралья, является частая смена воздушных масс, проявляющаяся в непостоянстве погодных условий (Румянцева, 1988; Природа ..., 2001).
Тепловой режим исследуемой территории имеет следующие особенности. Зима начинается после перехода средней суточной температуры воздуха через -5С в сторону понижения и приходится на первую декаду ноября. Продолжительность зимы в восточном Зауралье, по данным метеопоста с. Октябрьское, составляет 135 дней. Январские изотермы имеют меридиональное направление. Средняя месячная температура января -17 -18С. (рис.1). В целом можно отметить, что зима в восточном Зауралье холодная и продолжительная, с относительно теплой погодой в ее начале из-за большой повторяемости циклонов Zn и адвекций теплых воздушных масс, приходящих с запада.
Термический режим и промерзание водоемов восточного Зауралья
Таким образом, нами определено, что даже на небольшом участке (100x100 м), наблюдается значительное изменение свойств почвенного покрова, что в полной мере отражается на изменении характера растительности и водопроницаемости.
Влияние человека на водопроницаемость почв на водосборах велико. Так, умеренная обработка почв, на северном участке водосбора оз. Буташ, западном участке водосбора - оз. Лебяжье, южном участке водосбора - оз. Медиак, посев многолетних злаковых культур и многолетних кормовых трав (костер, рапс, сорго) способствует увеличению ее водопроницаемости с 1,63 мм/мин до 2,4 мм/мин (черноземы выщелоченные). На южной и восточной частях водосбора оз. Буташ, южной части - оз. Медиак, северо-западной части водосбора - оз. Лебяжье ведется интенсивный выпас скота в летний сезон. Это приводит ежегодно к разрушению почвенной структуры, уменьшению ее водопроницаемости. Следовательно, идет интенсивный вынос биогенов, производимых крупнорогатым скотом, с поверхностным стоком в акваторию озер, (в среднем 4,0 кг/жив твердых отходов и 1,5-2,5 л/жив жидких отходов (Никаноров..., 1989)).
Таким образом, почвы естественных угодий и сельскохозяйственных полей при одинаковых условиях (генетический тип, механический состав) будут иметь водопроницаемость выше, чем почвы, на которых идет интенсивный выпас скота. Значение условий формирования поверхностного стока, как фактора, влияющего на зарастание, своеобразно: поверхностный сток в значительной степени определяет конкретное проявление воздействия других факторов эв-трофирования, принося в водоемы органические, биогенные и другие вещества. При этом повышается уровень трофии и изменяется экологический статус озера.
В результате исследований нами установлено, что в исследованных водосборах доминирующая роль принадлежит автоморфным урочищам водораздельных равнин и урочищам склоновых поверхностей. Преобладание таких урочищ сказывается на характере почвенного покрова и интенсивно происходящих геохимических процессах - наибольшее распространение получили разновидности черноземов (оподзоленные, осолоделые и др.), осолонцевание почв связано с подстилающей поверхностью, состоящей из засоленных третичных пород.
Кроме того, результаты выполненных исследований подтверждают представление об озере, как части ландшафта. Озера несут в себе основные характеристики того природного региона, в котором они образовались. На территории восточного Зауралья благодаря теплым и сухим климатическим условиям главная роль принадлежит химическому и биохимическому выветриванию. Эти процессы приводят к гидролизу пород и минерализации органических остатков, которые с водосборных площадей попадают в озера.
Анализа данных, полученных при исследовании почв, позволил сформулировать следующие выводы по содержанию и распределению макроэлементов: 1. почвы исследованных фаций ландшафтов таких озер как, Болыпе-никольское, Лебяжье, Медиак - незасоленные, в гумусовых горизонтах среди катионов преобладает кальций, что характерно для черноземного типа почвообразования; 2. максимальное засоление верхних горизонтов почв, отмечается для озера Буташ, оно вызвано в основном хлоридами натрия и магния; 3. глубинные грунтовые воды не оказывают большого влияния на ионный состав почвенных растворов и химический состав озерных вод.
Нами было подтверждено, что на территории восточного Зауралья прослеживается тесная взаимосвязь между химическим составом и минерализацией почвенно-грунтовых вод, а также ионным составом почвенных растворов и степенью засоленности дренируемых ими почв. Поэтому ионный состав легкорастворимых солей почв и почвенно-грунтовых вод водосборов определяет ионный состав воды озер. Минерализация исследованных водоемов обусловлена соотношением запасов легкорастворимьгх солей на водосборе и водной массы озера, и находится в прямой зависимости от количества легкорастворимых солей на водосборе, приходящихся на единицу их водной массы.
Кроме ландшафто-образующих факторов, влияющих на процесс зарастания малых бессточных озер восточного Зауралья, большое влияние оказывают и экологические факторы, такие как морфология и морфометрия озер, химизм воды, термический режим и др., их целесообразно рассмотреть далее
Изучение выноса биогенных и органических веществ с поверхности водосборов озер восточного Зауралья (на примере оз. Буташ)
Результат анализа графика на рис. 15 показал, что максимальные уровни воды приходились на многоводные годы 1962-1964, 1970-1972, 2001-2002 гг., минимальный уровень воды приходился на 1958-1959, 1968, 1975-1976, 1982-1983 гг. Многолетние колебания отражают изменения увлажнения в указанные годы. Изучение колебания уровней внутри года показало наличие ритмичности, которая определяется изменением соотношения элементов водного баланса в разные сезоны.
Полученные результаты, подтверждают исследования ритмичности колебания уровней озер Зауралья, выполненные М.А. Андреевой (1973), и изучение многолетних колебаний среднегодового стока рек, выполненные Н.С. Рассказо-вой (2003). Согласно данным, полученным М.А. Андреевой (1973) средняя продолжительность маловодных фаз озер в Зауралье составляет 12-15 лет, многоводные фазы короче, и составляют 7-9 лет. При этом подтверждаются ритмы, выявленные Н.С. Рассказовой (2000, 2003) в многолетнем колебании стока рек на данной территории, где 11 летний солнечный ритм - длится в Зауралье 14 лет, а также брикнеровский ритм 28-35 лет, приводящий в Зауралье к спаду расходов уровней.
Смена фаз происходит резко, фазы подъема сменяются интенсивным спадом. Например, наблюдалось частичное пересыхание оз. Буташ в 30-х годах, когда на его дне располагались сенокосные угодья с. Писклово. Затем с 1941 по 1948 год, отмечалось повышение уровня, в озере появилась рыба, и уменьшилась его минерализация. Последующий период характеризовался спадом уровней, который продолжался до 1959 г. По берегам озера увеличилась площадь зарастания жесткой растительностью. В современный период, с 1992 по 2002 год оз. Буташ находилось в многоводной фазе, подъем уровня озера достигал 2,00 м, большая часть водосборной площади была сильно подтоплена. Так, затопление на западном побережье озера составило 50-60 м. В зону затопления попадали как березовые колки, так и пойменные луга (южный и восточный участки водосборной площади). Затем с 2002 года в озере начался медленный спад уровня воды, и в 2005 г. уровень достиг 169 см. На участках водосбора, освободившихся от воды, начинает бурно развиваться древесно-кустарниковая растительность (ольха, береза, осина), наблюдается гниение вымокших берез и осин и т.д.
Степень изменчивости элементов водного баланса озер связана с колебанием увлажнения во времени, которая определяется соотношением тепла и влаги, характером атмосферной циркуляции и колебанием среднегодовых осадков. При активизации меридиональной и западной циркуляции роль притока в водном балансе возрастает, а испарение уменьшается. Изучаемые озера являются бессточными, они отличаются положительным водным балансом, что способствует подъему уровней. При активизации восточной циркуляции (форма Е) наблюдается пониженное увлажнение (Орлова, 1968; Андреева, Рассказова, 1986). У исследованных озер поверхностный приток и осадки становятся меньше расхода, т.е. возрастает роль испарения. Кроме того, озера восточного Зауралья с малыми водосборами при недостаточном увлажнении предрасположены к высыханию. Озера, у которых водосборная площадь обеспечивает достаточный приток, менее подвержены высыханию, но в засушливые годы и они могут пересыхать.
Колебания уровня воды оз. Буташ, а также по аналогии и остальных озер восточного Зауралья, сказываются на процессах их зарастания. В годы, когда отмечались минимальные уровни озер, берега интенсивно зарастали высшей растительностью и кустарниками. В годы максимальных уровней с затопленных водосборных участков вместе с органическими соединениями поступает терригенный материал, а иногда и хозяйственно-бытовой мусор, что неблагоприятно сказывается на экологическом состоянии озер.
Таким образом, исследование основных экологических факторов, влияющих на зарастание малых озер восточного Зауралья, показало: 1. Малые озера восточного Зауралья, при сходных морфологических и морфометрических характеристиках, подвержены процессам зарастания и заболачивания больше, чем озера восточных склонов Южного Урала. Этому способствует малые глубины, низкий показатель условного водообмена, незначительные площади водосборов, а также форма озерных котловин, близкая к полуэлипсоидной. При этом площадь зарастания высшей водной растительностью в основном растет с уменьшением средней глубины озер. Кроме того, ветровой режим и режим внутренних течений водоемов благоприятствуют распространению по всей акватории органики и биогеннов; 2. Развитию макрофитов и гидрофитов способствует отсутствие каменистого грунта, наличие песчаных и иловых отложений, богатых органикой; 3. Развитию высшей водной растительности способствует прозрачность воды в малых озерах Зауралья, которая превышает 1 м. Прямой зависимости между прозрачностью воды и степенью зарастания выявить не удалось (т.к. прозрачность воды не характеризует ее значение в литоральной зоне); 4. Зарастанию водоемов способствуют высокие концентрации таких веществ как, фосфор и азот. Эти вещества поступают, в основном, с водой притоков, с атмосферными осадками, из переувлажненных почв и пород, а также из донных отложений; 5. Процесс карбонатообразования является характерным и интенсивно протекающим процессом в исследованных бессточных, слабо минерализированных озерах, с соленостью от 0,5 до 1,15 г/л, и характеризуется следующим:
