СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ВОДОЕМОВ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы экологической оценки лимнических экосистем Каракалпакстана и управление их продуктивностью. Лимнические экосистемы являются наиболее информативными объектами для выявления региональных и глобальных изменений окружающей среды. Экологической особенностью гидрохимического режима оз. Муйнакский залив и оз. Каратерень является сезонный характер изменения концентрации биогенных веществ.

ABSTRACT

The article deals with the issues of ecological assessment of limnic ecosystems of Karakalpakstan and management of their productivity. Limnic ecosystems are the most informative objects for identifying regional and global environmental changes. An ecological feature of the hydrochemical regime of the lake resoervir Muynak and resoervir Karateren is the seasonal nature of changes in the concentration of nutrients.

Ключевые слова: Приаралье, экосистемы, водоемы, качество воды, биогенные вещества, окружающая среда.

Keywords: Aral Sea region, ecosystems, reservoirs, water quality, nutrients, environment.

Введение. В настоящее время одной из актуальных экологических проблем современности является изучение формирования качества вод, развития антропогенно-индуцированных процессов в периферических озерах, расположенных в различных природно-климатических зонах, а также глобальные изменения окружающей среды, происходящие в современный период [1, 7].

Действительно, по данным исследователей, в последние годы происходит сокращение количества малых озер с ненарушенной экосистемой, так как хозяйственная деятельность охватила не только водосборные бассейны (уничтожение лесов, увеличение орошаемых земель, развитие мелиорации, животноводства, добыча нефти, газа и т.д.), но и лимнические экосистемы (изменение уровня воды, сброс бытовых и промышленных стоков, рекреация, энергетика, рыборазведение и т.д.) [10].

Водные объекты являются важнейшей составляющей окружающей человека природной среды. Водные экосистемы находятся в состоянии равновесия с условиями внешней среды и имеют сложную структуру, нарушаемую только под воздействием антропогенных факторов [11, 12]. Современная глобальность и интенсивность антропогенного прессинга на природные экосистемы, негативные последствия природных катаклизмов и климатические изменения приводят к нарушению интегративных свойств водных экосистем (продуктивность, качество и токсическое загрязнение, устойчивость, благополучие и др.) [10, 12].

Антропогенное воздействие вносит существенные изменения, прежде всего, в абиотические элементы озерной экосистемы (морфометрические характеристики, гидрологический и гидрохимический режимы озера), определяющие условия жизнедеятельности гидробионтов. Последние в естественных условиях обеспечивают сбалансированность биологического круговорота, адаптированного в процессе эволюции к определенному режиму абиотических элементов, а также самоочищение экосистемы. При любом антропогенном воздействии нарушается естественное равновесие между биотическими и абиотическими составляющими озерной экосистемы, что приводит к интенсивному заилению и обмелению озер, их зарастанию, загрязнению. Озера «цветут», ухудшается качество озерной воды, в результате теряется их значение как источников чистой воды. Поэтому восстановление, оздоровление и охрана озерных экосистем являются наиболее актуальными проблемами современной лимнологии [7, 11].

Антропогенный фактор в формировании химического состава вод в последние годы становится по значимости в один ряд с природными геохимическими и биологическими процессами [7, 8].

Преобразование водосборов, трансграничные потоки, атмосферные выпадения, индустриальные и хозбытовые сбросы, неорганизованные стоки с селитебных территорий приводят к изменению геохимических циклов элементов в системе «водосбор-водоем», появлению токсичных компонентов в водной среде, эвтрофированию, закислению, что, в конечном итоге, ухудшает качество вод. Кроме этого, изменение качества атмосферных осадков приводит к изменению геохимии водосборной системы и природного потока элементов, что может приводить к преобразованиям качества водных ресурсов в пределах больших территорий.

Существует множество методов оценки состояния водных экосистем по различным параметрам. В то же время большинство из них применимо не ко всем категориям водных объектов и факторов воздействия. Известно лишь несколько разработанных методов интегральных оценок, позволяющих применять их на любых водных объектах и для оценки большинства факторов воздействия. Так, например, количество растворенной в воде органических веществ является интегральным показателем состояния качества воды и функционирования водных экосистем в целом, так как складывается из органических веществ, возникших в процессе жизнедеятельности организмов на всех трофических уровнях, а также внесенных в результате природных и антропогенных процессов[1, 7].

По данным исследователей, выявление долговременных тенденций изменения химического состава вод, обусловленных глобальными изменениями окружающей среды и климата, имеет важное значение для прогноза состояния качества вод в современных условиях [9].

Таким образом, описанная система взаимосвязей и закономерностей может служить моделью функционирования водных экосистем. На основе этой модели можно оценить состояние водной экосистемы, имея только некоторые из параметров. Чаще всего имеется лишь набор гидрохимических характеристик и иногда также продукционных. В этом случае, основываясь на классификации имеющихся химических параметров среды, проводится экстраполяция на ось значений индексов сапробности, а затем на параметры видового богатства и биоразнообразия. При наличии данных по видовому разнообразию или индексам подробности в любой из систем, проводится обратная операция.

Для того чтобы полно и достоверно охарактеризовать состояние водной экосистемы предложенным методом, желательно иметь продукционные и гидрохимические показатели или данные по ним, полученные экстраполированием. Сопоставление полученных данных с продукционными и гидрохимическими позволяют оценить состояние анализируемой экосистемы [2, 3].

Периферические озера являются наиболее информативными объектами для выявления региональных и глобальных изменений окружающей среды. Химический состав вод малых озер (при отсутствии локальных источников загрязнения) более четко отражает зональную и региональную специфику условий его формирования, а также те глобальные антропогенные процессы, которые происходят в последнее время в поверхностных водах суши [3].

Периферические, внутри оазисные, озера образуются в центре культурных оазисов и современной дельты Амударьи т.е. на границе аллювиальной равнины и водораздельных пространств. Питают их в основном сбросные воды ирригационной сети. В водном балансе большую роль играет и выклинивание грунтовых вод. Гидрорежим данной группы озер в целом почти полностью зависит от функционирования коллекторно-дренажной сети и проведения сезона сельскохозяйственных работ [4]. Поэтому изучение экологических особенностей и проведение оценки состояния периферических водоемов представляет большой теоретический и практический интерес.

В регионе Южного Приаралья к наиболее крупным озерам описываемого типа относится оз. Каратерень, которое расположено в 25 км севернее Тахтакупырского района Республики Каракалпакстан, у подножья возвышенности Бельтау. В конце прошлого века, когда один из рукавов Амударьи-Куваныш-Джарма имел прямую связь с Аральским морем через Яны – Су питал озеро Каратерень, оно имело очень большую плошадь [4]. После того, как связь Куваныш Джармы с Аральским морем прекратилась, площадь озера намного сократилась и не превышала 650 га. В настоящее время общая площадь оз. Каратерень составляет 2169 га. (рис.1).

Рисунок 1. Карта-схема оз. Каратерень на территории Приаралья

Основным источником питания являются грунтовые и сбросные коллекторно-дренажные воды. Вода соленая с горьковатым привкусом, сине-голубого цвета. Максимальная глубина водоема 8 м, средняя 3 м, минимальная 0,4 м. В последние годы общая зарастаемость водоема несколько сократилась в связи с уменьшением проточности. В юго- западной части оз. Каратерень преобладает рогозовой-тростниковая ассоциация, в южной и северной части-тростниковая.

Таким образом, лишь около 15% общей озера занято зарослями тростника и рогоза, распространяющимися до глубины 0,8 м. Далее до глубины 1,7 м идут главным образом харовые водоросли. С южной и юго-восточной сторон водоем окружают орошаемые земли, с северной и северо-восточной - возвышенность Бельтау, с западной - перевеянные пески. Вокруг озера развиты тамарисково-солянковые ассоциации; на западным берегу - заросли верблюжьей колючки [4, 7].

Муйнакский залив также является искусственным водоемом, воссозданный к середине 1980-х годов на месте естественного залива Аральского моря в рыбохозяйственных и рекреационных (залив находится в черте г. Муйнак) целях за счет обводнения речной водой через канал из Междуречья. Общая площадь ложа залива около 10 тыс. га. В зависимости от поступаемых объемов воды обводняется от 1.5 до 5 тыс.га. Водоем не проточный. Максимальные глубина до 3.5 м, но большая часть залива мелководная. с глубинами 0.5 - 0.7 м, заболоченная и сильно заросшая тростником и рогозом. На открытых плесах наблюдается высокая зарастаемость мягкой погруженной растительностью (рдесты, роголистник). Минерализация воды на разных участках в разные годы и сезоны сильно колеблется и зависит от уровня обводнения. Газовый режим на мелководных заросших участках напряженный (3.0-4.0 О2 мг/л), но улучшается при поступлении в залив больших масс воды.

Рисунок 2. Карта-схема оз. Муйнакский залив на территории Приаралья

Исследованные водные объекты находятся в разных районах региона Южного Приаралья и отличаются по площади водного зеркала, объему, глубинам, интенсивности зарастания прибрежной зоны и другим показателям. Оз. Каратерень расположено в области интенсивного орошаемого земледелия и питается коллекторно-дренажным стоком, приносящим большое количество биогенных веществ с сельскохозяйственных полей фермерских хозяйств республики.

В рамках Правительственной программы по улучшению экологической ситуации в Приаралье, с 2000 г. была проведена большая работа по созданию малых локальных водоемов в дельтовой зоне Амударьи, обустройству крупнейших рыбохозяйственных водоемов (оз. Каратерень и Муйнакский залив). В результате такой работы была проведена большая комплексная работа по обеспечению водоснабжением региона в маловодные годы.

Известно, что геохимические процессы водоемов тесно связаны с поступлением в водоем минеральных и органических веществ с водосборной площади, что в известной степени обусловлено геологическими и геоморфологическими особенностями территории [4, 7]. Как известно, биотические компоненты водных экосистем отражают трофический статус водного объекта, который, в свою очередь, зависит от количества органических веществ, растворенных в воде.

Проведенный сравнительный гидрохимический анализ воды показал, что содержание ионов аммония в обоих озерах находится на аналогичном уровне (рис.3).

Рисунок 3. Сравнительная динамика содержания гидрохимических показателей воды в оз. Муйнакский залив и оз. Каратерень (2018-2020 гг.)

Что касается содержания ионов нитрита, то в оз. Каратерень, их содержания несколько выше. По-видимому, это зависит от качества воды, поступающих из коллекторно-дренажной сети в данные озера.

Донные отложения представляют собой постепенно углубляющуюся к середине впадину, основная область которой состоит из иловых отложений. По данным исследователей, здесь широко распространены черные илы с примесью песка, глины, полуразложившихся органических остатков и ракушечника [6, 7]. Черные илы преобладают в центральной части озера, где накопление и оседание достигает до двух и более метров. На западном берегу оз. Каратерень имеется песчаный грунт с примесью ракушника, на юге-восточном берегу озера преобладает коричневатая глина с полуразложившимися органическими остатками.

Результаты проведенного анализа (рис.4) показали, что содержание концентраций биогенных элементов в донных отложениях оз. Каратерень в динамике варьируется по годам.

Рисунок 4. Динамика концентрации биогенных элементов в донных отложениях оз. Каратерень

Так, если в период 2000-2015 гг. содержание NH₄ и P₂O₅ было более стабильным и составляло в пределах 9-10 мг/л и 7,8- 17 мг/л (соответственно),  то к 2019 году данные показатели достигли величин до 25 – 28 мг/л соответственно. Показатели NO₃ в течение рассматриваемого периода лет составили от 6 до 1,2 мг/л.

Таким образом, можно отметить, что особенностью гидрохимического режима оз. Каратерень является изменение концентрации биогенных веществ в различные сезоны года. Содержание РО₄ в воде оз. Каратерень очень незначительно. Основное его количество аккумулируется в придонном слое. Концентрация фосфора в детрите (подвижная форма Р₂О₅) подвержена некоторой вариабельности. Как показали результаты анализов, в период его содержание составляет 22,6-25,3 мг/кг, а осенью – снижается до 13,728 мг/кг. Это указывает на тот факт, что стабилизация водного объекта к процессам эвтрофикации практически зависит от наличия и подвижности различных фракций биогенных элементов в системе «вода - донные отложения». Поэтому использование в качестве биоиндикатора показателей биогенных элементов в донных отложениях состояния водной экосистемы дает возможность проследить трансформацию внешнего и внутреннего их поступления, а также выявить некоторые потери в данной трансформации. Сама же динамика биогенных элементов по нативным наблюдениями может использоваться для прогнозирования экологических процессов в водных экосистемах, а также для решения задач охраны и рационального использования водных ресурсов в регионе Южного Приаралья.

Список литературы:

1. Атаназаров К.М. Экологическая роль биогенных элементов поверхностных вод низовьев Амударьи в условиях антропогенного пресса: Автореф. ... канд. биол. наук.- Ташкент, 1999.- 23 с.
2. Бердавцева Л.Б., Цыцарин Г.В. Гидролого-гидрохимические аспекты превращения органического вещества в Можайском водохранилище // Водные ресурсы.- 1984.- № 4.- с. 121-129.
3. Дмитриев М.Т., Казнина Н.И., Пинигина И.А. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде. М.: Химия, 1989. 368 с.
4. Ешимбаев Д. Гидрохимическое состояние водоемов Каракалпакии в условиях водохозяйственных мероприятий в бассейне Амударьи. – Ташкент: ФАН, 1975. - 88 с.
5. Жолдасова И.М., Гусева Л.Н. Состояние гонад и размножение сома в низовьях Амударьи // В кн. Биологические основы рыбного хозяйства республик Средней Азии и Казахстана.- Душанбе.- 1976.- С. 354-365.
6. Жолдасова И.М. Об организации охраны аборигенного рыбного населения низовьев реки Амударьи // Материалы респуб. науч.-прак. совещ. «Проблемы охраны и рационального использования биоресурсов водоемов Узбекистана.- Ташкент.- 2000.- С.39-43.
7. Константинова Л.Г. Антропогенная эвтрофикация поверхностных вод низовьев Амударьи.// Биологические ресурсы Приаралья. – Ташкент: ФАН, 1986. – С.61-90.
8. Россолимо Л.Л. Изменение лимнических систем под воздействием антропогенного фактора. - Л.: Наука. – 1977. – 144 с.
9. Sawicka, K.; Rowe, E.C.; Evans, C.D.; Monteith, D.T.; Vanguelova, E.I.; Wade, A.J.; Clark, J.M.. 2017. Modelling impacts of atmospheric deposition and temperature on long-term DOC trends. Science of the Total Environment, 578. 323-336. 10.1016/j.scitotenv.2016.10.164.
10. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. - СПб., 2004. - 294 с.
11. Мусатов, А.П. Оценка параметров экосистем внутренних водоемов. - М.: Научный мир, 2001. - 192 с.
12. Прыткова, М.Я. Научные основы и методы восстановления озерных экосистем при разных видах антропогенного воздействия. -СПб.: Наука, 2002. - 148 с.