Макрозоофитос в составе консорций рясковых устьевого участка р. Берозовка г. Воткинска

Уровень воды в устье Березовки может колебаться в зависимости от спуска воды в Воткинском пруду-водохранилище и в верхнем пруду-отстойнике р. Березовка, а также от поступления талых и дождевых вод с прибрежной территории. Проводимые в 1994 г. учеными УдГУ исследования Березовского  залива показали, что его объем почти на половину заполнен торфами и илом, обогащенным разложившейся органикой (Илларионов,1994). Общий объем наносов в днище залива можно оценить в 36194 мі. Ежегодные темпы заиления составляют 154 мі/год или 2-2,5 см/год. Максимальная мощность донных отложений в пределах залива составляют 5,5 м, преобладающие мощности расположены в диапазоне от 3,5 до 4,5 м.

Расположенный на урбанизированной территории г. Воткинска водоем подвергается различным видам антропогенного воздействия. Источники этих воздействий расположены как в непосредственной близости от его акватории, так и выше по течению р. Березовки на водосборной территории ее бассейна. В первую очередь, это эксплуатируемое с 70-х годов прошлого века НГДУ АО «Удмуртнефть» Мишкинское месторождение нефти. Верхнее и среднее течение р. Березовка и ее притоков полностью расположены на территории данного месторождения между 10-м и 15-м рядами качалок, некоторые из них функционируют в водоохранной зоне этого водотока. Подобная ситуация приводит к значительному повышению содержания нефтепродуктов, а также хлорид-ионов и взвешенных веществ в поверхностных водах среднего течения р. Березовка. Самоочищение водотока и образованные на нем пруды-нефтеловушки позволяют в определенной степени снизить значения концентраций этих ингредиентов в нижнем течении, но, тем не менее, и на этом участке реки ниже нефтеловушки регистрируются постоянные превышения ПДК по содержанию нефтепродуктов (отдельные случаи – до 10-20 раз). Следует также отметить, что в начале периода дождей, основной вклад в повышение содержания нефтепродуктов вносят дождевые смывы загрязнителей с прилегающих территорий города. Наибольшее поступление отмечается с правого северного берега с потоками, которые текут с двух сторон вдоль автодороги и приносят в верховья залива и на участок р. Березовки ниже прудов смывы с территории городского АТП и АЗС, расположенных в 500-700 метрах от водоема. С левого южного берега в средней и нижней частях залива имеются два организованных сброса. Сброс в средней части залива связан с канализационно-насосной станцией (КНС-3) городского коллектора МУП «Водоканал». Имеются данные о периодических спусках (утечках) части содержимого канализационного коллектора в залив. Отдельно следует сказать о дамбе, которая разделяет Березовский залив и Воткинский пруд. Наличие дамбы существенно снижает естественную способность залива к самоочищению, так как она препятствует водообмену залива и открытой части Воткинского пруда и снижает проточность (пропускную способность) залива. Это приводит к накоплению основной массы загрязнителей в нижней части залива. Кроме того, инженерно-технические просчеты при проектировании и строительстве дамбы стали причиной таких процессов, как размывание и проседание  «тела» дамбы в настоящее время. Это приводит к попаданию дополнительного количества взвешенных веществ в залив и механической трансформации компонентов придонных экосистем на участке возле дамбы. Из других типов антропогенных воздействий следует выделить рекреационную и промысловую нагрузку деятельности человека (Разработка…, 2002).

           Правый  берег водоема коренной, умеренной крутизны, со слабо выраженной  поймой, заросшей кустарником и отдельно стоящими деревьями. Левый берег в средней и нижней частях залива на протяжении 400 м насыпной, укреплен вертикальными железобетонными плитами. На нижнем участке около 250 м левого берега  представлены продолжением центральной набережной Воткинского пруда. Есть насыпной участок протяженностью около 100 м и на правом берегу в самой верхней части залива, ее левый берег, главным образом, представлен сплавинами, образованными водно-болотной растительностью. И коренные, и насыпные берега Березовского залива большей частью отведены под жилую застройку г. Воткинска и подвержены значительной антропогенной трансформации, лишь в правобережной пойме сохранились слабо-трансформированные островные участки природных систем (Илларионов,1994). Постепенно залив зарастает, вглубь водоема ежегодно продвигается пояс наземно-береговых растений.

2.4. Характеристика станций отбора проб

Всего в устьевом участке реки Березовка было выделено  20 станций отбора проб (Таблица 1, приложение 1).

Пробы были взяты с разных точек  устьевого участка реки Березовка  – с правого, левого берега и с  центрального русла, глубина взятия проб находилась в пределах от 15 до 80 см. Температура воды составляла от 28 до 33⁰ С, прозрачность – от 0 см (из-за сплошного покрова ряски) до 90 см, проективное покрытие растений – от 40 до 100%. Преобладающий тип грунта - илистый с детритом. Из растений в качестве доминантов выступали многокоренник обыкновенный, ряска турионообразующая, ряска малая, ряска трехдольная.

В июне 2010 г. начались подготовительные работы по очистке ложа Березовского залива Воткинского водохранилища. Проект очистки ложа Березовского залива разработан главным инженером "Удмуртгипроводхоза" Ниной Ивановой. Технология работ аналогична работам, проводившимся в 2008 г. на Ижевском водохранилище. Очистку Березовского залива от донных отложений производило самарское общество с ограниченной ответственностью "Стройпотенциал", выигравшее конкурс на проведение этих работ. Сотрудникам "Стройпотенциала" за два года предстоит углубить дно залива на полтора метра, очистив от донных отложений участок площадью 3,8 га. Всего планируется извлечь 42 тысячи кубометров грунта. В ходе очистительных работ были сформированы на берегу реки четыре полотна, за глиняные стены которых сливались при помощи земснаряда иловые отложения

Проводимые работы привели к  сильному взмучиванию донных отложений, ухудшению прозрачности воды, смыву в нее насыпного, в основном глинистого грунта. 

Таблица 1

Характеристика станций  отбора проб в устьевом участке реки Березовка

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ

3.1.Отбор и  анализ проб макрозоофитоса

Сбор материала проводился в июле-августе 2010 года на устьевом участке реки Березовка г. Воткинска Удмуртской республики. Нами было отобрано 20 количественных проб в сообществах рясковых. Пробы отбирались гидробиологическим сачком с лодки и берега (Зимбалевская, 1981). Далее производился смыв организмов макрозоофитоса с растений. Животных выбирали сразу, помещали в герметичную посуду и фиксировали 70% раствором этилового спирта. Методика количественного учета населения фитофильных зооценозов до сих пор еще несовершенна и нуждается в дальнейшей разработке (Жгарева, 1979).

Учет фитофильных беспозвоночных в пресноводных водоемах имеет большое  преимущество перед учетом донных видов. Это связано с возможностью визуального  определения однородности зарослей, их густоты и площадей (Krecker, 1970).  
Водные растения как субстрат специфичны разнообразием морфологического строения и динамикой фитомассы в сезонном и межгодовом аспектах. Способ пересчета животных на сырую массу растений с экологической точки зрения наиболее целесообразен, поскольку в наибольшей мере отражает вышеупомянутую особенность растений (Зимбалевская, 1981). Биомассу макрозоофитоса рассчитывали в г на 1 кг сырой массы растений.  
Специфичность растений как субстрата проявляется в изменчивости объема «учетной площадки» - навески растений (Зимбалевская, 1981). Способ пересчета животных на 1 кг сырой массы растений предложен впервые S.G. Segerstrale в 1927 г. (Зимбалевская, 1981), а в Советском Союзе был рекомендован как основной при проведении гидробиологических исследований в плане Международной биологической программы, а так же в целях рыбохозяйственного освоения водоемов (Зимбалевская, 1981, Решения совещания по методике гидробиологических исследований…., 1967).

Камеральная обработка макрозоофитоса сводилась к непосредственным подсчетам и взвешиванию организмов (Зимбалевская, 1966).

Параллельно со сбором зоофитоса проводили  следующие гидрологические наблюдения (Жадин, 1960, Руководство…, 1983; Методические рекомендации…, 1984):

• температуру воды измеряли водным поверхностным термометром;  
• прозрачность воды определяли диском Секки и выражали в сантиметрах глубины исчезновения диска из поля зрения наблюдателя;  
• проективное покрытие макрофитов ранжировалось по баллам: 1 – < 10%, 2 – 10-30%, 3 – 31-50%, 4 – 51-70%, 5 – 70-90%, 6 – 90-100%;

• типологизацию донных грунтов  по размеру частиц проводили с  использованием шкалы В.Н. Михайлова, А.Д. Добровольского, С.А. Добролюбова (2007), (Глина – < 0,001 мм; ил – 0,001-0,01 мм; песок – 0,1-1 мм; гравий – 1-10 мм; галька – 10-100 мм; валуны – 100-1000 мм).

Идентификация беспозвоночных проводилась  согласно таксономическим ключам (Определитель…1963, 1977, 1997, 1994, 1999, 2001, 2004) с помощью бинокуляра МБС-10 и микроскопа. Некоторые организмы зоофитоса не могли быть определены до вида, они определялись до группы видов, рода, семейства. Биомассу отдельных групп макрозоофитоса определяли в лаборатории почвенной экологии биолого-химического факультета УдГУ путем взвешивания на торсионных весах ВТ-500 (крупные организмы взвешивали на технических весах с точностью до 0,01 г) после обсушивания на фильтровальной бумаге до исчезновения мокрых пятен. Личинок ручейников взвешивали без домиков.

Типологизацию организмов макрозоофитоса по жизненным формам (приложение 5), типу питания (степени проявления признаков в баллах) производили по современному классификатору (Цkologische Typisierung…, 1996). Анализ консортивных связей организмов макрозоофитоса с рясковыми проводили на основе монографии В.В. Негробова, К.Ф. Хмелева (1999) (приложение 6).

3.2. Расчет количественных  показателей и индекса видового разнообразия

Общую численность рассчитывали в  показателях плотности – N, экз./кг, биомассу – B, в г/кг, долю различных  таксонов в общей массе бентоса  в % от общей массы для каждой пробы.

Расчет видового разнообразия проводился при помощи информационно-статистического  индекса Шеннона-Уивера.

Индекс Шеннона-Уивера:

Hґ= - ∑ pi ln pi ,

Где pi = ni/N - доля особей i-го вида, ni–  показатель обилия i-го вида ,  
N – общий показатель обилия всех видов в выборке (Мэгарран, 1992).  
Этот индекс суммирует большое количество информации о численности и видовом составе организмов, учитывая число видов и степень их доминирования: более сложно организованным системам характерны более высокие величины индекса разнообразия.  
Информационная интерпретация энтропийного индекса Шеннона состоит в том, что разнообразие трактуется как приходящееся на одну особь количество информации, заключенной в распределениях по видам, особям, или энергии по трофическим связям. Этот индекс представляет собой формализацию, широко используемую для оценки сложности любых типов систем, и он отражает важную сущность сообществ организмов. Существенно, что значения индекса не зависят от величины выборки и характеризуются нормальным распределением. Это позволяет использовать обычные статистические методы для проверки значимости различий между средними значениями индекса (Алимов, 2000).

Величина индекса разнообразия Шеннона обычно укладывается в интервал от 1,5 до 3,5 и очень редко превышает 4,5 бит/экз.