Олиготрофное и эвтрофное состояние водоемов. 
Содержание биогенных элементов. 
Эвтрофикация

В этом индексе находит отражение, как уменьшение разнообразия фауны, так и упрощение трофических связей по мере эвтрофирования, поэтому данные, полученные по известному методу Вудивеса, часто довольно объективно отражают реальную ситуацию в водоемах. Следует, однако, иметь в виду, что развитие донной фауны находится в сильной зависимости от кислородного режима гиполимниона водоема, поэтому бентос в некоторой степени опосредованно реагирует на изменение трофического статуса. Возможность использования структурно-функциональных характеристик зоопланктона для индикации эвтрофирования озерных экосистем была показана И. Н. Андранниковой. Наиболее надежными и информативными показателями процесса эвтрофирования, по мнению автора, являются: — уменьшение числа доминирующих видов и снижение индекса видового разнообразия, — изменение процентного соотношения таксономических групп в сторону увеличения доли коловраток и кладоцер и уменьшения доли копепод, — изменение размерной структуры сообщества в сторону преобладания мелких форм и, как следствие, уменьшение среднего веса особи, — увеличение внутригодовой амплитуды колебаний биомассы, — снижение доли хищников в общей биомассе зоопланктона, — увеличение доли трат на обмен от биомассы зоопланктона, уменьшение соотношения биомасс зоопланктона и фитопланктона за вегетационный период. Классификации трофического состояния водоемов по зоопланктону приведены в табл. 3[9]. Таблица 3Классификация трофического состояния водоемов по структурным показателям зоопланктона.

АвторПоказатель.

ОМЭHakkari [118]Показатель Е/О0.

50.5−1.

51.5Blancher (1984)Численность зоопланктона за вег. Период 105/м2138.

Андрон-никова (1996)Индекс по биомассе, Н4.0−2.

62.5−2.

12.0−1.0Андрон-никова (1996)Отношения биомасс зоопланктона и фитопланктона за вег. период4:

11:

10.5:1Андрон-никова (1996)Отношение биомасс зимнего и летнего зоопланктона1:(1−9)1: (10−90)1: (100)Андрон-никова (1996)Отношение дыхания к биомассе зоопланктона0.

150.

200.30Sladechek (1983)Показатель Q1.

01.0−2.

02.0Гутельмахер (1986)Биомасса сестона, мг.

С/л0.07−0.

330.

33−1.

501.

50−6.80Мяэметс, (1979)Е0.

20.2−1.

01.0−4.0Важно подчеркнуть, что значение имеет не столько величина этих показателей, сколько направленность их изменений в многолетнем ряду. Для выявления направленности многолетних изменений трофического статуса водоемов необходимы многолетние ряды наблюдений. Сравнивать показатели за отдельные годы можно только для лет со сходными гидрометеорологическими условиями (температура, инсоляция, водность, режим уровня), поскольку в годы с разными условиями возможны флуктуации, маскирующие тренд. Трофический статус водоемов нередко оценивается по состоянию фитопланктона. Действительно, между биогенной нагрузкой и количественным развитием фитопланктона (его продукцией, биомассой, содержанием хлорофилла в воде) для большинства исследованных озер и водохранилищ найдена прямая связь. Однако, связь эта нарушается в водоемах, сильно зарастающих погруженными макрофитами, в так называемых «макрофитных» экосистемах, где основными продуцентами являются высшие растения. В таких водоемах при возрастании биогенной нагрузки может не наблюдаться усиления развития фитопланктона и снижения прозрачности воды. Причина такого развития событий — связывание биогенов в тканях макрофитов, в которых кроме того может откладываться избыточный их запас, не используемый для дальнейшего продуцирования органического вещества ни самими макрофитами, ни фитопланктоном.

В этих озерах усиление антропогенногоэвтрофирования проявляется в сукцессии макрофитов. Свидетельством приближения критического уровня нагрузки является массовое развитие нитчатых водорослей. Дальнейшее возрастание эвтрофирующего воздействия приводит к срыву макрофитной экосистемы, резкой активизации фитопланктона и переходу экосистемы к обычному фитопланктонному типу. При нарастании эвтрофирующего воздействия происходят закономерные изменения в видовом составе макрофитов (главным образом, погруженных) и в степени зарастания водоемов. В олиготрофных и слабоминерализованных водоемах с прозрачной водой среди погруженных макрофитов господствуют низкорослые растения: мхи, ивоэтиды (полушниковые), при более высокой минерализации — харовые водоросли[7]. При умеренном возрастании трофии, в мезотрофных озерах биомасса погруженной растительности и занимаемые ею площади максимальны, видовой состав их здесь наиболее богат, преобладают высокорослые элодеиды (элодея, роголистник, лютик, уруть, широколистные рдесты), вытесняющие низкорослые харовые водоросли (например, в озере Нарочь). Некоторые высокорослые виды харовых водорослей более устойчивы к повышению уровня трофии.

В целом можно согласиться с мнением, что макрофитымало пригодны для экспресс-анализа состояния водоемов, но могут быть очень полезны для целей мониторинга или при сравнении трофического статуса разных озер. Степень покрытости водоема макрофитами. Связь этого показателя с процессами эвтрофирования несомненна, однако, его эффективность при оценке трофического состояния зависит от особенностей морфометрических характеристик водоема, прежде всего, площади мелководий. Помимо индикаторных организмов для оценки трофического состояния водоемов используются различные соотношения биологических показателей, например, отношение бактериопланктона к фитопланктону и др., которые отражают изменения в экосистеме водоема при ее эвтрофировании. В частности, известная реакция в изменениях зоопланктонного сообщества при повышение трофии позволяет считать хорошим индикатором соотношение мелких и крупных форм зоопланктона, а также соотношение рачкового планктона и коловраток в водоеме. В этом случае указанные соотношения отражают изменения пищевых связей в экосистеме при повышении ее трофии. 2. Гидрохимические показатели Поступление биогенных веществ в водоем. Величина нагрузки водоема биогенными веществами — один из главных параметров распространенных балансовых моделей эвтрофирования.

Существует, однако, одна труднопреодолимая проблема при использовании этого показателя — необходимость разделения биогенной нагрузки на внешнюю (водосборную) и внутреннюю (водоемную). Это можно сделать только на основе специальных исследований роли внутриводоемных источников биогенных веществ в общем их круговороте в водоеме. Концентрация биогенных веществ. Содержание в воде водоемов биогенных веществ, в первую очередь общего содержания фосфора и азота, представляется очень эффективным показателем трофического состояния водоемов. Практически любое лимнологическое обследование водоема начинается с определения уровня содержания биогенных веществ в воде водоема. Классификации трофического состояния по содержанию общего фосфора представлены в табл. 4[10]. Таблица 4Классификации типов водоемов по содержанию общего фосфора (мкг/л)Классификации.

УООМЭГЭVollenveider (1979).

88−27.

627.

6−84.4Милиус, Кываск, (1979).

1010−3334−87ОЕРК (1982).

сред41 010−3535−100 100ОЕРК (1982) макс2.

52.5−88−2525−7575Meybeck (1989).

41 010−3535−100Wetzel (1975).

1−55−1010−3030Lee (1970).

55−1010−30Uttomark (1975).

812−2730U.S.-EPA-NES (1974).

1010−2020Forsberg (1980)<1515−2525−100>100Hackanson (1991)<55−2020;100>100Нередко в литературе встречается мнение, что при концентрациях фосфатов менее 12 мкг/л и минерального азота менее 0.3 мг/л водоем не цветет. Однако, многочисленные исследования показали, что зависимость между концентрациями биогенных веществ и величиной первичной продукции имеет невысокий коэффициент корреляции, что вынуждает весьма осторожно относиться к этим критериям. Скорость потребления кислорода в гиполимнионе (ПКГ). Этот индикатор применяется для оценки трофического состояния стратифицированных водоемов и основан на том, что при развитии эвтрофирования и увеличения количества органического вещества в водоеме, пропорционально увеличивается потребление кислорода на разложение этих веществ в глубинных слоях водоема. Еще в 1940 году Хотченсоном были предложены критерии этого показателя для разных по трофности водоемов: олиготрофные — 240 мг/м3сут, мезотрофные — 240−510 г/м3сут, эвтрофные — более 510 кг/м3сут. Дальнейшие исследования, проведенные с использованием данных мониторинга и специально спланированных наблюдений в озерах Сев. Америки позволили прояснить ряд вопросов, связанных с процессом ПКГ озер и показать ошибочность использования жестких критериев трофического состояния по этому показателю, рекомендованных Мартимиром и Дж.Хотченсоном.

Этими исследованиями было установлено, что, во-первых, ПКГ зависит от толщины гиполимниона, т. е. от морфометрических характеристик водоема; во-вторых, при оценке ПКГ, как процесса биохимической природы, нельзя игнорировать влияние температуры воды, которая в гиполимнионах озер варьирует достаточно широко; в-третьих, предположение Хотченсона о постоянстве доли осаждающегося органического вещества в различных озерах не соответствует реальным условиям в озерах.М.Чорльтаном, Р. Карнетом и Ф. Реглером, В. Уокиром были предложены эмпирические формулы для расчета ПКГ в зависимости от перечисленных выше неучтенных Хатчинсоном факторов, которые показали хорошее соответствие рассчитываемых и наблюдаемых значений. 3. Физические показатели. Из физических показателей при оценке эвтрофирования учитывается лишь прозрачность воды, определяемая по глубине видимости диска Секки. Это наиболее широко используемый из-за простоты метод приближенной оценки состояния водоема. Классификации по этому показателю не менее многочисленны, чем по биологическим показателям, а первая классификация водоемов по прозрачности появилась еще в 1929 году (табл. 5)[2]. Таблица 5 Классификации типов водоемов по величине прозрачности воды (м).Классификация.

Тип водоема.

УОООМММЭЭГЭLonnerblad (1931).

42−31Aberg, Rhode (1942).

53−53Alm (1960).

52−52Китаев (1984).

4−81−41Vollenweider-Kerekes (1980).

9.

92.4−4.21Henderson-Sellers (1984).

63−63Романенко (1985).

6−123−63−1.

50.8−1.

50.3−0.8ОЕРК (1982) Сред126−123−61.5−31.5ОЕРК (1982) Миним.

63−61.5−30.7−1.

50.7Uttomark (1975).

4.

52.4−4.

52.4Meybek et al. (1979).

126−123−61.5−31.5Hackanson (1991)>63−61−4<Jones, Lee (1982)>4.

62.4−4.6<2.4Многочисленные связи между прозрачностью воды и биологическими показателями трофности проанализированы А. П. Мосатовым. При одинаковой структуре формул этих связей, где SD — величина прозрачности по диску Секи, Chl — концентрация хлорофилла в водоеме, они незначительно различаются эмпирическими коэффициентами. Необходимо учитывать, однако, что глубина диска Сикки репрезентативна для оценки трофии лишь в периоды низкой мутности вод. В случае интенсивного поступления в водоем аллохтонной взвеси с водосбора, содержащей, главным образом, минеральные взвешенные частицы, определение прозрачности воды может давать ошибочное представление об уровне развития планктона[6].

Заключение

.

Термин «эвтрофирование» выходит от греческого слова «эутро», что имеет значение «тучность, жирность». По отношению к природным водоемам под эвтрофированиемпостигают процесс увеличения общей продуктивности экосистемы водоема, подключающей водные массы, донные отложения и населяющие их организмы. Этот процесс ведет к росту общего содержания органического вещества в воде водоема. В ГОСТе 17.

1.1. 01−81приходитсявытекающее определение этого явления — «Эвтрофированием называется увеличение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления биогенных элементов под действием антропогенных или естественных факторов». Принято распознавать антропогенное и естественное эвтрофирование. Антропогенноеэвтрофированиеопределено возрастанием потоков биогенных веществ в биосфере в результате хозяйственной деятельности человека и протекает значительно быстрее, чем естественное. Естественное эвтрофирование водоемов обусловлено постепенным накоплением в водоемах органических и биогенных веществ в течение длительных геологических периодов времени. Следует заметить, что не все лимнологи согласны с таким разделением, отрицая наличие естественного эвтрофирования и рассматривая явление эвтрофирования природных вод как следствие исключительно деятельности человека. Еще в 90-е годы была высказана мысль, что естественное эвтрофирование не что иное, как обычная сукцессия фитопланктонного сообщества озера и колебания продуктивности водных экосистем обусловлены только колебаниями климата, а процесс увеличения продуктивности связан исключительно с влиянием человека. На самом деле концепция естественного эвтрофирования не базируется на тенденциях климатических изменений, и озера проходят различные стадии своего развития от олиготрофной до эвтрофной при стационарном состоянии климата. Как известно, озера в ландшафте играют роль накопительных систем, аккумулируя приносимые с притоками минеральные и органические вещества. При длительной эволюции озера такой фактор как изменение глубины в результате заиления озера оказывает влияние не только на характеристики водообмена, но и на особенности гидрологической структуры водных масс, следствием изменения которой выступают изменения термического режима, условий вертикального перемешивания, стратификации озера, т. е. важные абиотические факторы первичной продуктивности экосистемы озера. Поэтому процесс эвтрофирования озер протекает постоянно, даже в условиях теоретически полного отсутствия антропогенного влияния, следовательно, естественное эвтрофирование водоемов имеет место в природе.

Список литературы

1. Раманенко В. Д. Основы гидрозкологии: Учебн. для.

студентов высшихучебных заведений. — К.: Генеза, 2014. — 664 с., [1] лист илл.: илл.

2. Уламский С. Н. Расхождения систематических признаков у Eudiaptomusgraciloides (Crustacea, Copepoda) в связи с условиями их обитания // Зоол. журн. 2010. Т. 39, вып. 9. С. 32−36.

3. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах. Зоопланктон и его продукция / Под ред. Г. Г. Венберга. Л.: Гос.

Ниорх, 2014. 33 с.

4. Мегорран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 2012. 184 с.

5. Эколого-продукционные особенности озер различных ландшафтов Южного Урала / Под ред. В. Г. Дробковой. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 283 с.

6. Андреева М. А. Озера Среднего и Южного Урала. Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 2013. 272 с.

7. Кочанов Е. Древние челябинские озера // Край родной. 2005.

Вып. 10. С. 23−24.

8. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области в 2006 году / Челяб. обл. комитет по экологии и природопользованию. Челябинск, 2007.

9. Андреева М. А. Об изменчивости химического состава воды в озерах Урала и Зауралья // Вопросы географии Южного Урала. 2008.

Вып. 2. С. 134−147.

10. Чирняева Л. Е., Чирняев А. М., Еримеева М. Н. Гидрохимия озер (Урал и Приуралье). Л.: Гидрометеоиздат, 2007. 633 с.