В связи с растущим год от года антропогенным влиянием на окружающую среду и в частности на аквабиоценозы, с одной стороны и недостаточным количеством и низкой эффективностью проводимых мелиоративных мероприятий, с другой, следует обратить внимание на уникальное свойство водоемов – способность к самоочищению.
Основными источниками загрязнения водоемов являются хозяйственно-бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки. Хозяйственно-бытовые и сельскохозяйственные стоки содержат большое количество всевозможных органических веществ, детергентов, пестицидов, минеральных удобрений и продуктов их распада, тогда как промышленные — имеют огромный набор разнообразных химических соединений, большинство которых являются токсичными [1].
Особой формой загрязнения является эвтрофирование водоемов, то есть обогащение их биогенными веществами, что приводит к интенсивному развитию водорослей и прибрежных растений. Это чаще всего происходит за счет поступления в водоемы бытовых и сельскохозяйственных стоков. Способность водной растительности к накоплению и использованию этих веществ (прежде всего фосфора и азота) делает их активными участниками процесса самоочищения природных вод [1].
Под самоочищением понимается комплекс воздействия химических, физических и биологических факторов на экосистему водоема, в результате деятельности которых качество воды приходит к первоначальному (или близкому к нему) состоянию. Разумеется, это наблюдается при небольшой степени загрязнения водоемов [1].
Данное исследование было сосредоточено на биологическом типе самоочищения, который осуществляется за счет жизнедеятельности бактерий, грибов, животных, растений и тесно связан с физико-химическими процессами.
Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения, образующие макрофитный барьер, в том числе и для поверхностных вод.
Водоемы с хорошо развитым поясом растительности являются наиболее устойчивыми к антропогенному эвтрофированию, а видовой состав и структура высшей прибрежно-водной растительности служат своеобразными индикаторами этого процесса.
Прибрежно-водная растительность, выделяя при фотосинтезе кислород, оказывает благотворное влияние на кислородный режим прибрежной зоны водоема. Обитающие на поверхности растений бактерии и водоросли (перифитон) выполняют активную роль в очистке воды [1].
Таким образом, указанные характеристика высшей прибрежно-водной растительности подтверждают актуальность исследования роли макрофитного барьера в процессе самоочищения пресноводных водоемов.
Полученные данные имеют как практическую, так и теоретическую ценность и служат доказательством влияния макрофитного барьера на самоочищение водоемов для дальнейшего совместного внедрения в мелиоративные планы работ.
Изучение интенсивности развития водной и околоводной растительности (макрофитного барьера) в прибрежно-мелководной заиленной полосе водоемов Мишкин пруд и Круглое озеро осуществлялось лабораторией «Экобиотехнологии» ИБМХ в рамках государственного контракта с департаментом природопользования и охраны окружающей среды (ДПиООС) по проведению рыбоводно-биологического обоснования (РБО) водоемов, расположенных на ООПТ города Москвы и разработке предложений по их зарыблению.
Цель исследования – изучение роли высшей прибрежно-водной растительности в качестве макрофитного барьера в процессе механизма самоочищения пресноводных водоемов Мишкин пруд и Круглое озеро, расположенных на территории ООПТ ЮВАО города Москвы.
Материалы и методы. Изучаемые водоемы расположены на территории ПИП «Кузьминки-Люблино», которым присвоен статус ООПТ регионального значения. ПИП «Кузьминки-Люблино» целиком располагается в пределах долины реки Москвы.
Мишкин пруд имеет площадь водного зеркала равное 2,34 га, Круглое озеро – 2,23 га. Мишкин пруд вытянут в направлении с запада на восток с перешейком, который делит водоем на два участка, и имеет искусственное происхождение. Круглое озеро имеет округлую форму и представляет собой заброшенный карьер, заполнившийся водой. Водоемы незначительно заболочены, однако используются населением для отдыха и купания. Основными источниками питания водоемов являются подземные грунтовые воды. Водоемы по классификации Г. Г. Винберга [5] и В. И. Романенко [4] относятся к мезотрофному типу.
Изучение высшей прибрежно-водной растительности было произведено в весенний и летний периоды 2012 г. Исследование проводилось по общепринятым методикам И. М. Распопова[2] и В. М. Катанской [3]. При изучении прибрежно-водной растительности обследованных водоемов применялся маршрутный метод исследований. Отмечалась высота растений, глубина произрастания, обилие и проективное покрытие, характер грунта, на котором произрастают макрофиты и площадь фитоценоза. По результатам исследований составлены схемы зарастания водоемов.
Результаты и их обсуждение. Исследуемые водоемы – Мишкин пруд и Круглое озеро относятся к мезотрофному типу и характеризуются промежуточным набором признаков, между олиготрофными и эвтрофными.
Зарастаемость Мишкина пруда и Круглого озера оценивается в 30%. В макрофитном сообществе достаточно высок процент площади, занятых полупогруженными растениями, в основном тростником (Phragmites). Также доминировали погруженные растения, представленные преимущественно семейством харовых водорослей (Characeae). Встречались в больших количествах рдесты (Potamogeton) (несколько видов). Для пруда Мишкин и озера Круглое было характерно фрагментарное зарастание воздушно-водной растительностью осокой (Carex), широколиственным рогозом (Typha latifolia), камышом озерным (Scirpus lacustris L.), аиром обыкновенным (Acorus calamus). Такой сплавинный характер зарастания уреза служит своеобразным макрофитным барьером.
Следует отметить, большими индикаторными возможностями обладают именно растительные сообщества, так как они размерами своих ареалов, способны отражать всякие, даже незначительные изменения в условиях среды [1].
Известно, что макрофитный барьер используется в практике очитки вод от биогенных элементов, фенолов, ароматических углеводородов, микроэлементов, нефти и нефтепродуктов, тяжелых металлов, различных минеральных солей из сточных и природных вод.
Роль макрофитного барьера в самоочищении исследуемых водоемов можно привести к следующим функциям:
— Механическая очистительная, когда в зарослях растений задерживаются взвешенные и слаборастворимые органические вещества, что способствует относительно высокой прозрачности воды от 1 до 4 м. Так глубина прозрачности водной толщи в пруду Мишкин составляет 2 м., в озере Круглое – 1,75 м. Основную роль в процессе механической очистки следует отвести прибрежным (тростнику, рогозу, камышу) и погруженным (рдесту) растениям.
Следует отметить, что большое значение имеет наличие у некоторых растений водных корней, роль которых в очистке воды от растворенных и взвешенных частиц чрезвычайно высока. Пояс корней растений образованный представителями семейства Phragmites (тростник) и Typha (рогоз) на исследуемых водоемах формируется под водой в узлах побегов.
Общая поверхность этих корней в зависимости от числа побегов может в 10-15 раз превышать площадь, занимаемую растениями, что говорит о больших возможностях использования прибрежно-водной растительности для защиты водоемов от взвешенного материала, содержащегося в сточных водах [1].
— Минерализация и окислительная функция. Прибрежно-водная растительность оказывает благоприятное влияние на кислородный режим водоема. Содержание кислорода в воде под влиянием растений, особенно погруженных, увеличивается, в результате чего происходит быстрое окисление органического вещества, ускоряется процесс нитрификации, усиливается потребление фотосинтетиками свободной углекислоты [1].
Процент насыщения растворенным кислородом доходил до 96% в летний период на пруду Мишкин и 76%; на озере Круглое. Значения содержания нитритов за исследуемые периоды на обоих водоемах не превышали установленных ОСТ 15.372-87 ПДК, равных 0,08 мг NO— 2/л. Водородный показатель на пруду Мишкин за периоды исследований колебался в пределах 7,4-7,6 единиц, на озере Круглое – 6,8-7,5 единиц, что свидетельствует о слабощелочной реакции.
Макрофитный барьер пруда Мишкин и озеро Круглое, состоящий в первую очередь из тростника, рогоза, камыша, аира, является максимально устойчивым к сильным загрязненным стокам, имеет мощную корневую систему, хорошо растет в загрязненных аквабиотопах, образует высокорослые и густые заросли, способен аккумулировать многие минеральные и токсичные вещества, легко возобновляется при скашивании.
Во вторую очередь, образующие фракционные вкрапления в макрофитный пояс исследуемых водоемов, полностью погруженные растения на глубине 2-3 метра – рдест, уруть, способны к механическому задерживанию взвесей и поглощению из воды минеральных и органических веществ
— Детоксикация органических загрязнителей. Для азота и фосфора доказана четкая корреляция между их содержанием в воде и в прибрежно-водных растениях. Камыш уже через 6 часов потребляет до 60% внесенного в среду фосфора, а тростник обыкновенный, рогоз узколистный и рогоз широколистный с такой же скоростью потребляет нитратный и аммонийный азот, который в значительных количествах присутствует в хозяйственно-бытовых и сельскохозяйственных сточных водах [1].
Все вышеперечисленные макрофиты присутствуют в биоценозах пруда Мишкин и озеро Круглое. Значения фосфатов и азота аммонийного на все исследуемые периоды на обоих водоемах не превышали установленного ОСТ 15.372-87 ПДК значений содержания равного 0,5 мг PO3- 4 / л. и 1,0 мг N/ л.
Прибрежно-водный растительный пояс извлекает из воды и грунта не только необходимые им биогенные элементы, но и соединения тяжелых металлов [1].
Харовые водоросли способны накапливать ионы меди, так весной в воде пруда Мишкин значение содержания ионов меди в воде было на уровне 0,048 мкг/л и летом – 0,055 мкг/л при значении ПДК р.х. – 1 мкг/л.
Заключение. Прибрежно-водная растительность более консервативна, чем сообщества фито-, зоопланктона и зообентоса. Таким образом, видовой состав прибрежно-водной растительности позволяет достаточно точно охарактеризовать экологическое состояние экосистемы.
Таким образом, прибрежно-водная растительность может аккумулировать из природных и сточных вод многие химические элементы и, тем самым, способствует снижению их концентрации в среде. Поэтому признается рациональным их культивирование в водоеме или в системе очистки загрязненных вод с последующим удалением (выкашиванием). Удаление и дальнейшая переработка растений позволит утилизировать многие токсичные и радиоактивные соединения [1].
Изучение биотопов пруда Мишкин и озера Круглое требует дальнейшего углубленного исследования для совершенствования полученных данных.
Вместе с тем, уже сейчас исследования роли макрофитного барьера пресноводных водоемах в процессе самоочищения могут служить фундаментом для создания научно-обоснованной базы долгосрочного развития ООПТ, в том числе и ООПТ ЮВАО, и быть приняты при разработке проектной и рабочей документации по реабилитации и обустройстве водоемов.
Список литературы:
1.Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Экология прибрежно-водной растительности: учеб. Пособие для студентов вузов. М.: НИА-Природа, РЭФИА, 2004. – 220 с.
2.Распопов И.М., Высшая водная растительность больших озер Северо-Запада СССР. Л.: Наука, 1985. – 196 с.
3.Катанская В. М., Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР: Методы изучения. Л.: Наука, 1981. – 187 с.
4.Романеко В.И., Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. – Л.: Наука, 1985
5.Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. – Минск, 1960[schema type=»book» name=»РОЛЬ МАКРОФИТНОГО БАРЬЕРА В ПРОЦЕССЕ САМООЧИЩЕНИЯ ЭВТРОФИРАННЫХ ПРЕСНОВОДНЫХ ВОДОЕМОВ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ГОРОДА МОСКВЫ» description=»Изучаемые водоемы расположены на территории природно-исторического комплекса (ПИП) «Кузьминки-Люблино», которому присвоен статус особо охраняемой природной территории (ООПТ) регионального значения. Мишкин пруд имеет площадь водного зеркала равное 2,34 га, Круглое озеро – 2,23 га. В связи с растущим год от года антропогенным влиянием на окружающую среду и в частности на аквабиоценозы, с одной стороны и недостаточным количеством и низкой эффективностью проводимых мелиоративных мероприятий, с другой, следует обратить внимание на уникальное свойство водоемов – способность к самоочищению. Цель исследования – изучение роли высшей прибрежно-водной растительности в качестве макрофитного барьера в процессе механизма самоочищения пресноводных водоемов Мишкин пруд и Круглое озеро, расположенных на территории ООПТ юго-восточного административного округа (ЮВАО) города Москвы. Изучение высшей прибрежно-водной растительности было произведено в весенний и летний периоды 2012 г. Исследование проводилось по общепринятым методикам И. М. Распопова и В. М. Катанской. Исследования роли макрофитного барьера в пресноводных водоемах в процессе самоочищения могут служить фундаментом для создания научно-обоснованной базы долгосрочного развития ООПТ, том числе и ООПТ ЮВАО, и быть приняты при разработке проектной и рабочей документации по реабилитации и обустройстве водоемов. » author=»Наход Кирилл Викторович, Наход Валерия Игоревна Золотарев Константин Владимирович, Михайлов Антон Николаевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-01″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_27.06.2015_06(15)» ebook=»yes» ]