ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОЗЕР ПО ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

АННОТАЦИЯ

В статье представлена оценка экологического состояния по гидробиологическим показателям озёр Хорезмской области Республики Узбекистан — Шуркул (Янгиарыкский район), Янгикадам и Таъмирчи (Багатский район), Отботган, Чегара, Сардоба и Эчкиёр (Тупраккальинский район). Изучено таксономическое разнообразие перифитонных организмов. Определено, что по биотическому перифитонному индексу и индексу сапробности экологическое состояние озер в разные сезоны года в основном относится к типу АБ, с удовлетворительным экологическим состоянием, а также к классу умеренно загрязненных вод. Трофическое состояние озер по видовому составу высшей водной растительности (макрофитов) преимущественно относится к мезотрофному и эвтрофному состояниям, что свидетельствует о сравнительно высоком содержании биогенных веществ в водоёмах и наличии процессов эвтрофирования.

ABSTRACT

The article presents an assessment of the ecological state according to the hydrobiological indicators of the lakes of the Khorezm region of the Republic of Uzbekistan — Shurkul (Yangiaryk district), Yangikadam and Tamirchi (Bagat district), Otbotgan, Chegara, Sardoba and Echkiyor (Tuprakkalinsky district). The taxonomic diversity of periphyton organisms was studied, it was determined that according to the biotic periphyton index and the saprobicity index, the ecological state of the lakes in different seasons of the year is mainly of the AB type, with a satisfactory ecological state and to the class of moderately polluted water. The trophic state of lakes in terms of the species composition of higher aquatic vegetation (macrophytes) mainly refers to mesotrophic and eutrophic states, which indicates a relatively high content of biogenic substances in water bodies and the presence of eutrophication processes.

Ключевые слова: озера, гидробиологические показатели, перифитон, макрофиты, экологическое состояние, качество воды, оценка, Хорезмская область, Узбекистан.

Keywords: lakes, hydrobiological indicators, periphyton, macrophytes, ecological state, water quality, assessment, Khorezm region, Uzbekistan.

Введение. В условиях дефицита водных ресурсов в Узбекистане изучение и оценка экологического состояния озер для использования в рыбоводстве, рекреации и орошения является актуальной. Количество природных озер в Узбекистане не очень большое [2]. Имеется очень много ирригационно-сбросовых озер, образованных на естественных понижениях рельефа вследствие сброса коллекторно-дренажных вод с сельскохозяйственных полей.

Хорезмская область расположена на северо-западе востока страны, в регионе Приаралья. На территории области имеются более 450 озер [7], в основном ирригационно-сбросового типа с небольшой площадью и глубиной. Эти озера не охвачены экологическим мониторингом, хотя имеют определенное значение для социально-экономического развития области. 

Исследование гидрологических, гидрохимических и гидробиологических характеристик озер в целях улучшения их экологического состояния и использования водных ресурсов является очень важным и актуальным [2; 6; 7].

Цель исследования  —  оценка экологического состояния озер Хорезмской области по гидробиологическим показателям.

Объекты исследования. Для исследования экологического состояния  были выбраны 7 озер в Хорезмской области — Шуркул (Янгиарыкский район), Янгикадам и Таъмирчи (Багатский район), Отботган, Чегара, Сардоба и Эчкикёр (Тупраккальинский район).

Материалы и методы. В вышеуказанных озерах в 2022 году были отобраны сезонные пробы перифитона согласно руководствам  [4; 5]. Таксономический анализ перифитона проводили общепринятыми гидробиологическими методами [4; 5].

Для оценки экологического состояния водоёмов также был проведён анализ видового состава высшей водной растительности (макрофитов). Определение макрофитов и оценка их индикаторного значения осуществлялись с использованием общепринятых гидроботанических методов, что позволило дополнительно охарактеризовать трофическое состояние и экологические особенности исследуемых озёр [1].

Экологическое состояние озер, качество и класс воды были оценены по индексу сапробности (ИС) и биотическому перифитонному индексу (БПИ) [4–6].  Индекс сопробности определяли по методу Пантле-Букка в модификации Сладечека [8]. Класс качества воды и экологическое состояние водных объектов оценивали с помощью биотического перифитонного индекса (БПИ) по методу В.Н. Тальских [6]. Классификация качества воды и экологического состояния водоемов по значениям БПИ приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Классификация качества воды и экологического состояния по БПИ

Результаты и их обсуждение. В Хорезмской области озёра в основном используются для рыбоводства и рекреационных целей. На качество воды озёр, а также на состав и структуру водных биоценозов непосредственно влияют антропогенные факторы, что приводит к ухудшению качества воды и изменению экологического состояния озёр. Состав биоценозов водных объектов значительно изменяется в районах проживания населения, в местах интенсивного развития сельского хозяйства, а также в нижнем течении реки Амударья. В районах, где антропогенные факторы не оказывают постоянного прямого воздействия на качество воды, изменения гидробиологических показателей носят естественный характер, а состав водных биоценозов в основном зависит от динамики климатических факторов.

Перифитон является важным биологическим компонентом водных экосистем и состоит из совокупности организмов, обрастающих плотными субстратами, возвышающимися над поверхностью дна водоемов, основу которых обычно составляют нитчатые и микроскопические водоросли [3]. В состав перифитона входят продуценты, консументы и редуценты. Перифитонные сообщества характеризуются высокой чувствительностью к изменениям условий среды, поэтому их видовой состав и структура являются важными показателями состояния водных экосистем.

Таксономическая структура перифитона в исследованных озерах Хорезмской области приведена в таблице 2. В рассматриваемых водоёмах количество обнаруженных перифитоных видов весной, летом и осенью было, соответственно, следующее: оз. Шуркул — 22, 36, 23; оз. Янгикадам — 16, 15, 25; оз. Таъмирчи — 25, 21, 28; оз. Отботган — 12, 32, 25; оз. Чегара — 28, 24, 22; оз. Сардоба — 23, 19, 17; оз. Эчкиёр — 20, 21, 25. Диатомовые водоросли были преобладающими видами во всех озерах и изучались во все сезоны года. Консумерные перифитоны наблюдались в основном летом и осенью. Количество видов диатомовых водорослей были наибольшими в озерах Шуркул и Чегара. 

Таблица 2.

Таксономическая структура перифитона в озерах Хорезмской области

Качество воды, экологическое состояние и класс воды оценены по индексу сапробности (ИС) и биотическому перифитонному индексу (БПИ) (таблица 1).

Индекс сапробности (ИС) является показателем органического загрязнения водоёмов и одновременно может характеризовать трофический уровень водной экосистемы. Низкие значения ИС свидетельствуют о слабом влиянии органических и биогенных загрязняющих веществ на водную систему, высоком качестве воды и олиготрофном состоянии водной экосистемы. Высокие значения ИС указывают на высокий уровень загрязнения, низкое качество воды, а также на переход водной экосистемы в мезотрофно-эвтрофное и эвтрофное состояние [6]. В исследованных озёрах значение индекса сапробности в разные сезоны составляло: оз. Шуркул — 1,68–2,18; оз. Янгикадам — 2,00–2,02; оз. Таъмирчи — 2,09–2,25; оз. Отботган — 2,10–2,44; оз. Чегара — 1,85–2,00; оз. Сардоба — 1,85–1,93; оз. Эчкиёр — 1,89–2,09.

Биотический перифитонный индекс (БПИ) характеризует биологический класс качества воды. Высокие значения БПИ свидетельствуют о высоком качестве воды в водоёме и его экологическом благополучии, тогда как низкие значения указывают на низкое качество воды и экологическое неблагополучие. По состоянию перифитона гидробиологическое состояние водоёмов подразделяется на следующие типы: АБ(Ф) — фоновое экологическое состояние, АБ — хорошее, АБ–Аб — удовлетворительное, Аб — начальная деградация экологической структуры биоценозов, соответствующая неудовлетворительному состоянию, аб — экологическое состояние, недопустимое по своим характеристикам (таблица 1).

По результатам расчётов биотический перифитонный индекс, характеризующий биологический класс качества воды, в исследованных озёрах составлял весной 4, а летом и осенью — 6.

На основе полученных данных была проведена оценка качества воды и экологического состояния биоценозов исследованных озёр. Установлено, что экологическое состояние озёр в различные сезоны в основном относится к типу АБ, соответствующим слабо загрязнённым водоёмам с удовлетворительным экологическим состоянием по гидробиологическим показателям.

В частности, в озере Шуркуль перифитонные биоценозы хорошо развиты в течение всего года. Состояние биоценозов и качество воды в озере характеризовались: весной — Аб (неудовлетворительное состояние), IV класс (загрязнённые воды); летом и осенью — АБ (удовлетворительное состояние), III класс (умеренно загрязнённые воды).

В озере Янгикадам виды перифитона Cyanophyta, Chlorophyta и Consumers в летний сезон не встречались, тогда как представители Bacillariophyta наблюдались в большом количестве. Состояние биоценозов и качество воды по сезонам были: весной — АБ–Аб (переходное состояние), III–IV класс (воды переходного состояния); летом и осенью — АБ (удовлетворительное состояние), III класс (умеренно загрязнённые воды).

В озере Таъмирчи среди диатомовых водорослей хорошо развиты представители Bacillariophyta. Состояние биоценозов и качество воды в озере оценивались: весной — АБ-Аб (переходное состояние), III–IV класс (воды переходного состояния); летом и осенью — АБ (удовлетворительное состояние), III класс (умеренно загрязнённые воды).

В озере Отботган весной из видов перифитона были выявлены только представители Bacillariophyta, тогда как Cyanophyta, Consumers и Chlorophyta не отмечались. Состояние биоценозов и качество воды характеризовались: весной — Аб (неудовлетворительное состояние), IV класс (загрязнённые воды); летом и осенью — АБ (удовлетворительное состояние), III класс (умеренно загрязнённые воды). В озере Чегара среди бентосных организмов можно встретить моллюсков, макрофиты хорошо развиты. В весенний, летний и осенний периоды состояние биоценозов было удовлетворительным (АБ), а качество воды относилось к III классу (умеренно загрязнённые воды).

В озере Сардоба в течение года качество воды соответствовало III классу (умеренно загрязнённые воды), а состояние биоценозов оценивалось как удовлетворительное (АБ).

В озере Эчкиёр весной качество воды относилось к III–IV классу (воды переходного состояния), экологическое состояние характеризовалось как переходное (АБ–Аб); летом и осенью наблюдались воды III класса (умеренно загрязнённые), при удовлетворительном состоянии биоценозов (АБ).

Изменения экологического состояния озёр, качества воды, а также показателей индекса сапробности и биотического перифитонного индекса можно объяснить особенностями режима поступления воды в данные озёра, интенсивным развитием гидробионтов в весенний период, а также изменениями химического состава воды, её минерализации и режима растворённого кислорода.

Видовой состав макрофитов служит важным индикатором при оценке экологического состояния водных экосистем. В работе исследовались виды макрофитов в озерах и на их основе определялось их трофическое состояние.

Согласно исследованию, в озёрах Шуркул и Таъмирчи в основном встречаются виды хара (Chara vulgaris), тростник (Phragmites australis). Поскольку данные виды обычно распространены в водоёмах со средним содержанием биогенных веществ, указанные озёра оцениваются как относящиеся к мезотрофному типу.

В озёрах Янгикадам и Эчкиёр отмечены такие виды, как тростник (Phragmites australis), рогоз (Typha latifolia, Typha angustifolia), а также водные растения хара (Chara vulgaris) и наяда морская (Najas marina). Поскольку эти виды широко распространены в водоёмах с относительно более высоким содержанием биогенных веществ, данные озёра оцениваются как находящиеся в мезотрофно-эвтрофном состоянии.

В озёрах Отботган, Сардоба и Чегара преобладают макрофиты, характерные для эвтрофных водоёмов, такие как Najas marina, Myriophyllum spicatum и рдест курчавый (Potamogeton crispus). Эти виды хорошо развиваются в среде, богатой органическими и минеральными веществами. В связи с этим указанные озёра относятся к эвтрофному трофическому типу.

В целом результаты показывают, что для озёр Хорезмской области преимущественно характерны мезотрофное и эвтрофное трофические состояния. Это свидетельствует о сравнительно высоком содержании биогенных веществ в водоёмах и наличии процессов эвтрофирования.

Заключение. Согласно результатам исследования, экосистемы  озер являются благоприятными условиями для развития водной биоты. В течение года в озерах преобладают перифитонные виды Bacillariophyta, а перифитонные виды Cyanophyta, Chlorophyta  и Consumers встречаются в основном летом и осенью.

Биотический перифитонный индекс (БПИ) озер весной был в пределах 4–5, летом и осенью — 5–6.

Индекс сапробности по сезонам года наблюдался в озерах в пределах: Шурчи 1,28–2,18, Янгикадам 2,00-2,02, Таъмирчи — 2,09–2,25, Отботган — 2,10–2,44, Чегара 1,85–2,0, Сардоба 1,85-1,93, Эчкиёр — 2,89–2,09.

Экологическое состояние озер в разные сезоны года в основном относится к типу АБ, с удолетворительным состоянием и умеренно загрязненным водам. Однако, весной экологическое состояние озер Янгикадам, Таъмирчи, Отботган и Эчкиёр относится к переходному типу (АБ-Аб) умеренно загрязненных —загрязненных вод, а озера Шуркул — неудовлетворительному состоянию (Аб) грязных вод. 

Анализ видового состава высшей водной растительности показал, что в исследованных озёрах широко распространены макрофиты Chara vulgaris, Phragmites australis, Typha latifolia, Typha angustifolia, Najas marina, Myriophyllum spicatum и Potamogeton crispus. Распределение и доминирование данных видов позволило определить трофическое состояние водоёмов: оз. Шуркул и оз. Таъмирчи относятся к мезотрофному типу, оз. Янгикадам и оз. Эчкиёр — к мезотрофно-эвтрофному, тогда как оз. Отботган, оз. Сардоба и оз. Чегара характеризуются эвтрофным трофическим состоянием. Полученные данные свидетельствуют о наличии процессов эвтрофирования и подтверждают важную индикаторную роль макрофитов при оценке экологического состояния озёрных экосистем.

Список литературы:

1. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР: методы изучения. — Л.: Наука, 1981. — 187 с.
2. Никитин А.М. Озера Средней Азии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 106 с.
3. Протасов А.А. Пресноводный перифитон. — Киев: Наукова думка, 1994. — 307 с.
4. Рекомендации РУз 52.25.32-97. Методы гидробиологического мониторинга водных объектов региона Центральной Азии. — Ташкент, 1997. —  67 с.
5. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / под ред. В.А.Абакумова. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. — 318 с.
6. Тальских В.Н. Применение характеристик биоразнообразия биогидроценозов в гидробиологическом мониторинге водотоков и водоемов бассейна Аральского моря для оценки их экологического состояния (Гидробиологический очерк и методические рекомендации). Узгидромет/НИГМИ. — Ташкент: “Red Grey”, 2020. — 158 с.
7. Nishonov B., Fayzieva D., Shanafield M., Rosen M., Scott J., Saito L., Lamers J. Investigating the water quality of small lakes in Khorezm region, Uzbekistan // Abstracts of the 4th International Conference BALWOIS. — 2010. — 25-29 May 2010, Ohrid, Republic of Macedonia. — Vol. II. — Pp. 522–523.
8. Sladecek V. System of water quality from the biological point of view // Archiv für Hydrobiologie. Beihefte. Ergebnisse der Limnologie. — 1973. — № 7.