CC BY
197
ъ-
ЭКОЛОГИЯ
УДК 556 5741571.13) о. п. БАЖЕНОВА
Л. В. ГЕРМАН О. О. КРЕНЦ В. Е. ШАХОВАЛ А. А. ВАХРУШЕВ
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ И РЕКРЕАЦИОННАЯ ЦЕННОСТЬ РАЗНОТИПНЫХ ОЗЕР ОМСКОЙ ОБЛАСТИ_______________________________________
Проведена оценка экологического состояния разнотипных озер Омской области методами биоиндикации по показателям развития фитопланктона. Определен трофический уровень озер и качество воды. По уровню развития цианопрокариот и присутствию токсичных видов впервые проведена оценка рекреационной ценности озер Омской области.
Ключевые слова: биоиндикация, фитопланктон, качество воды, токсичные цианопро-кариоты, рекреация, Омская область.
На сегодняшний день многочисленные водные объекты Омской области испытывают интенсивное антропогенное воздействие. В результате хозяйственной деятельности человека в озера и реки попадает значительное количество органических веществ и биогенных элементов, что вызывает ряд негативных последствий: ухудшение качества и «цветение» воды,
истощение водных ресурсов, заболачивание. Изучение состояния водных объектов методами биоиндикации по показателям развития фитопланктона позволяет не только оценить качество воды, но и определить их экологическое состояние в целом, а также выявить направление происходящих в них процессов [1].
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 ЭКОЛОГИЯ
ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
Как известно, биоиндикация на основе видового состава и обилия фитопланктона дает интегральную оценку результатов всех природных и антропогенных процессов, протекающих в водном объекте. Кроме того, биоиндикация — дешевый экспресс-метод, в то время как химические анализы весьма дорогостоящи. Преимуществом фитопланктона как сообщества автотрофных организмов является то, что он первым в трофической цепи водоемов реагирует на загрязнители, не успевая их значительно накапливать. Реакцией на изменение условий среды является изменение состава и обилия фитопланктоценозов, причем это может произойти за несколько часов при смене условий среды [2].
Фитопланктон озер Омской области изучали летом, в период его наибольшего развития, что дает хорошую возможность провести интегральную оценку экологического состояния водных объектов. Озера Шайтан, Щучье, Линево, Данилово (административно расположено в Кыштовском районе Новосибирской области, но входит в систему озер Муром-цевского района Омской области) исследовали в июле 2009 года, а остальные — в июле 2011 года. Всего обследовано 14 озер, расположенных в различных физико-географических зонах: степной (Жа-рылдыколь, Байгунда, Ульжай, Обалыколь), лесостепной (Калач, Стеклянное, Инберень, Батаково, Чин-галы) и подтаежной (Петровское, Шайтан, Щучье, Линево, Данилово). Большинство озер интенсивно используются населением для массового отдыха, поэтому особенно важно было определить их экологическое состояние. Многие из озер исследованы впервые, некоторые, например, озера Муромцев-ского района, Калач, Инберень, Ульжай, изучаются нами в последнее время достаточно регулярно.
Оценка экологического состояния водных объектов Омской области методами биоиндикации впервые была начата в середине ХХ века группой ученых-гигиенистов Омского мединститута под руководством известного советского альголога профессора А. П. Скабичевского. Некоторые работы ученых этой школы были посвящены оценке санитарного состояния различных озер по показателям развития фитопланктона, или фитобентоса [3 — 5].
В предлагаемом сообщении впервые приведены данные о рекреационной ценности озер Омской области в связи с развитием в них токсичных циано-прокариот (ранее — сине-зеленых водорослей).
Отбор и обработку проб фитопланктона проводили общепринятыми в экологии методами [6]. Количественные пробы объемом 0,5 л отбирали зачерпыванием из поверхностного слоя воды на станциях, регулярно расположенных по акватории озер. Пробы фиксировали 40% формалином до появления слабого запаха, концентрировали осадочным методом и обрабатывали путем микроскопирования. Класс и разряд качества воды, трофический статус водоема (категорию и разряд трофности) определяли согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши [7].
Обследованные озера Омской области значительно различаются по происхождению, гидрохимическим, морфометрическим и гидробиологическим показателям. Многие из них, особенно находящиеся в степной и южной лесостепной зонах, эвтрофиро-ваны. Это проявляется в ряде признаков: высокой зарастаемости озер мягкой подводной и жесткой надводной растительностью, мелководности, низкой прозрачности воды, значительном обилии фитопланктона, в ряде озер, достигающем уровня «цвете-
ния» воды, вегетации в составе фитопланктона мелкоклеточных видов водорослей и цианопрокариот и пр.
Эвтрофирование озер Омской области происходило в основном естественным путем, но в последнее время этот природный процесс под влиянием хозяйственной деятельности человека значительно ускорился, и мы можем говорить уже о сочетании естественного и антропогенного эвтрофирования.
Биомониторинг экологического состояния озер по показателям развития фитопланктона выявил в их экосистемах ряд негативных явлений (табл. 1).
Прежде всего, в ряде озер — Шайтан, Жарыл-дыколь, Калач, Инберень, Петровское, Байгунда, Батаково — отмечено «цветение» воды, вызванное цианопрокариотами и, в некоторых случаях, зелеными хлорококковыми водорослями. «Цветению» воды подвержены озера, расположенные во всех физико-географических зонах области. Это явление отмечалось в озерах Омской области и ранее. Так, по данным Б. Ф. Свириденко и др., в 2004 году в нескольких озерах Тарского района происходило «цветение» воды. Причем оно было вызвано токсичными видами цианопрокариот, хотя авторы работы не заостряют на этом внимания. К сожалению, численность токсичных цианопрокариот в «цветущих» озерах не приведена [8].
По рекомендациям ВОЗ при численности цианопрокариот выше 20 млн кл./л рекреация в водоемах должна быть ограничена [9]. В ряде случаев «цветение» вызывается токсичными видами цианопрока-риот, их токсины выделяются в воду и могут вызывать отравление не только домашних животных, но и людей [10]. Интенсивность вегетации токсичных видов, по рекомендациям ВОЗ для питьевой воды, не должна превышать 6 млн кл./л, выше этого уровня возникает угроза здоровью населения. Исходя из указанных критериев, была проведена оценка рекреационных возможностей обследованных озер. В настоящее время токсичные цианопрокариоты достигают критического уровня численности в озерах Жарылдыколь, Батаково, Петровское, но эта, в целом благополучная ситуация, может измениться в любое время, так как никаких действий по реабилитации «цветущих» озер в области не проводится.
Важным структурным показателем состояния водных экосистем является биомасса фитопланктона. При величинах биомассы до 5,0 г/м3 фитопланктон способствует самоочищению вод, но более высокие значения, характерные для массового развития фитопланктона («цветения» воды), вызывают ухудшение санитарно-биологического состояния и качества вод. Многие обследованные озера обладают высоким потенциалом продуктивности, их трофический статус может достигать эвтрофного, то есть высококормного уровня и даже политрофного, очень высококормного. Политрофные озера — Жарылдыколь, Петровское, Байгунда, Инберень, Батаково — требуют особого внимания, так как водоемы с таким высоким трофическим статусом легко переходят в категорию гипертрофных, то есть водоемов с ярко выраженным неблагополучным состоянием. Вода в таких озерах в теплое время года «цветет», позднее накопившаяся фитомасса начинает гнить, и зимой в них часто наблюдается замор рыбы.
Большинство озер Муромцевского района (подтаежная зона), кроме озера Шайтан, имеют низкий трофический уровень — олиго-мезотрофный. Для озера Шайтан, находящегося в этой же зоне, характерны эвтрофный уровень и «цветение» воды, вы-
Некоторые показатели экологического состояния озер Омской области
Озеро Качество воды Биомасса фитопланктона (г/м3), категория и разряд водоема по трофности «Цветение» воды Наличие токсичных цианопрокариот
класс разряд
Степная зона
Ульжай 2 «чистая» 2А «очень чистая» 0,51 ±0,61 олиго-мезотрофный Нет Нет
Жарылдыколь 4 «загрязненная» 4Б «сильно загрязненная» 28,8 ±5,47 политрофный Есть Есть
Обалыколь 2 «чистая» 2Б «вполне чистая» 0,69 ±0,42 мезотрофный Нет Есть
Байгунда 4 «загрязненная» 4Б «сильно загрязненная» 14,25 политрофный Есть Нет
Лесостепная зона
Калач 5 «грязная» 5А «весьма грязная» 23,49±32,86 поли-гипертрофный Есть Есть
Стеклянное 3 «удовлетв. чистоты» 3А «достаточно чистая» 1,45±0,17 мезотрофный Нет Нет
Инберень 4 «загрязненная» 4Б «сильно загрязненная» 12,48±5,89 политрофный Есть Нет
Батаково 4 «загрязненная» 4Б «сильно загрязненная» 11,08±3,00 политрофный Есть Есть
Чингалы 3 «удовлетв. чистоты» 3А «достаточно чистая» 1,54±1,93 мезо-эвтрофный Нет Нет
Подтаежная зона
Петровское 4 «загрязненная» 4А «умеренно загрязненная» 7,84±4,29 эвтрофно-политрофный Есть Есть
Шайтан 3 «удовлетв. чистоты» 3Б «слабо загрязненная» 2,14±0,26 эвтрофный Есть Нет
Щучье 2 «чистая» 2А «очень чистая» 0,26 ±0,20 олиго-мезотрофный Нет Нет
Линево 2 «чистая» 2А «очень чистая» 0,32 ±0,14 олиго-мезотрофный Нет Нет
Данилово (Новосиб. обл.) 2 «чистая» 2А «очень чистая» 0,36 ±0,27 олиго-мезотрофный Нет Есть
званное цианопрокариотами. Еще выше трофический уровень у озера Петровское (Тарский район) — эвтрофно-политрофный. Судя по подковообразной форме, озеро Петровское является типичным ста-ричным озером, для которых обычно характерен высокий уровень кормности.
«Цветение» воды в некоторых озерах Тарского района, находящихся поблизости от населенных пунктов, отмечалось еще в середине ХХ века. Так, А. П. Скабичевский указывает, что в озере Дикое в 1959 году отмечено «цветение», вызванное цианопрокариотами, в том числе — токсичными [3]. Позднее, в начале ХХ1 века, Б. Ф. Свириденко отметил, что уровень эвтрофирования озер Тарского района (Фрунзенское, Бурян, Кривое и др.) возрастает вблизи населенных пунктов. По уровню развития высшей водной растительности эти озера относятся к мезо-трофному и эвтрофному типам [8].
В южных районах области (южная лесостепь), несмотря на благоприятные климатические условия, способствующие развитию высокой продуктивности, встречаются озера и с низким трофическим статусом. Например, озеро Ульжай из-за высокой солености воды, ограничивающей развитие фитопланктона, является в настоящее время олиготроф-ным. В разных физико-географических зонах располагаются мезотрофные озера (Чингалы, Обалыколь, Стеклянное).
Класс качества воды в гидроэкологических исследованиях определяется, как и трофический уровень, по биомассе фитопланктона. В обследованных озерах класс качества воды колеблется в широких пределах — от второго («чистая») до пятого («грязная»). Как на юге области в степной зоне (Русско-Полянский, Черлакский районы), так и в лесостепной зоне (Калачинский, Саргатский, Большереченский) и в северных районах (Тарский, Муромцевский) степень чистоты воды в озерах самая разная. В восьми озерах вода является «чистой» и «удовлетворительной чистоты», в пяти — «загрязненной», а в озере Калач — «грязной». Из обследованных озер Калач находится в самом тяжелом экологическом состоянии, антропогенная нагрузка на территории г. Ка-лачинска, где расположено это озеро, значительно превышает уровень сельских территорий. Но и озера, расположенные на сельской территории — Жарылдыколь, Инберень, Батаково, Байгунда, Петровское, — также испытывают высокий антропогенный пресс, что выражается в их высокой трофности и низком классе качества воды.
Особое внимание необходимо уделить присутствию в фитопланктоне озер токсичных видов ци-анопрокариот. Как уже отмечалось, вегетация токсичных видов только в некоторых озерах достигает опасного уровня. Но, поскольку в большинстве обследованных озер происходит антропогенное эвтро-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012 ЭКОЛОГИЯ
ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (108) 2012
фирование, вегетация токсичных видов может усилиться, что вызовет самые неблагоприятные последствия.
Таким образом, экологическое состояние и, как следствие, рекреационные возможности озер Омской области самые различные. Состав и обилие фитопланктона в обследованных озерах Омской области свидетельствуют о напряженном состоянии их экосистем. Во многих озерах отмечены структурные изменения фитопланктона, характерные для антропогенного эвтрофирования. Уровень развития фитопланктона в озерах мало зависит от их географического расположения, в любой зоне Омской области — с севера до юга — можно встретить озера различного трофического уровня и класса качества воды. Экологическое состояние озер зависит, в основном, от уровня антропогенного воздействия, то есть степени использовании озер в рекреационных или иных хозяйственных целях. На озерах с высоким уровнем рекреации и хозяйственного использования чаще всего отмечается «цветение» воды, интенсивная вегетация цианопрокариот, в том числе токсичных, и иные негативные явления. В озерах Калач, Петровское, Жарылдыколь, Байгунда, Ба-таково в настоящее время вегетация цианопрокариот превышает уровень, рекомендуемый ВОЗ для рекреационных водоемов (20 млн кл./л). Дальнейшее использование этих озер для отдыха населения следует ограничить, особенно в летнее время.
Без принятия ряда мер по экологической реабилитации водоемов и прилегающей к ним территории процесс эвтрофирования неизбежно приведет к зарастанию и заболачиванию акватории, и в конечном счете — к утрате озер, выполняющих важную роль в обеспечении населения Омской области водой, рыбой, рекреационными и эстетическими ресурсами.
Библиографический список
1. Баженова, О. П. Фитопланктон Верхнего и Среднего Иртыша в условиях зарегулированного стока / О. П. Баженова. — Омск : ОмГАУ, 2005. — 248 с.
2. Баринова, С. С. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды / С. С. Баринова, Л. А. Медведева, О. В. Анисимова. — Тель-Авив, 2006. — 498 с.
3. Скабичевский, А. П. Фитопланктон некоторых озер северной части Омской области / А П. Скабичевский // Труды Омского мед. ин-та. — 1963. — № 48. — С. 60 — 68.
4. Андреев, Г. П. Фитобентос озера Кумдыколь Омской области / Г. П. Андреев // Труды Омского мед. ин-та. — 1963. — № 48. - С. 69-75.
5. Зенюк, Т. И. Сравнительная характеристика Больших Крутинских озер Омской области / Т. И. Зенюк // Природные ресурсы и их использование / Изд-во ОмГПУ. — 1975. — Вып. 1. — С. 43 — 48.
6. Фёдоров, В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности / В. Д. Фёдоров. — М. : МГУ, 1979. —168 с.
7. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши [Текст] / О. П. Оксиюк [и др.] // Гидробиологический журнал. — 1993. —Т. 29. — № 4. — С. 62 — 76.
8. Свириденко, Б. Ф. Рекогносцировочная оценка экологического состояния некоторых водоемов Тарского района Омской области на основе фитоиндикационных методов / Б. Ф. Свириденко, А. Н. Ефремов, И. Н. Шипицина // Современные проблемы реки Иртыша и водообеспечения Омской области: пути их решения. — Омск : Манифест, 2006. — С. 152 — 163.
9. Михеева, Т. М. Планктонные цианобактерии зарегулированных на реке Свислочь водохранилищ в местах массового отдыха / Т. М. Михеева, Е. В. Лукьянова, О. А. Шевелева // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды : тез. докл. IV Междунар. науч. конф., 12 — 17 сент. 2011, Минск-Нарочь. — Минск : Изд. центр БГУ, 2011. — С. 76.
10. Волошко, Л. Н. Токсины цианобактерий (Cyanobacteria, Cyanophyta) / Л. Н. Волошко, А. В. Плющ, Н. Н. Титова // Альгология. — 2008. — Т. 18. — № 1. — С. 4 — 21.
БАЖЕНОВА Ольга Прокопьевна, доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и биологии.
ГЕРМАН Людмила Викторовна, аспирантка кафедры экологии и биологии.
КРЕНЦ Олеся Олеговна, аспирантка кафедры экологии и биологии.
ШАХОВАЛ Владимир Евгеньевич, аспирант кафедры экологии и биологии.
ВАХРУШЕВ Андрей Александрович, аспирант кафедры экологии и биологии.
Адрес для переписки: 644008, г. Омск-8, Институтская пл., 2.
Статья поступила в редакцию 17.02.2012 г.
© О. П. Баженова, Л. В. Герман, О. О. Кренц, В. Е. Шаховал, А А. Вахрушев
Книжная полка
Хван, Т. А. Экология. Основы рационального природопользования : учеб. пособие для вузов / Т. А. Хван, М. В. Шинкина. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : Юрайт, 2011. - 319 с. - ISBN 9785-9916-1283-8.
Учебное пособие написано в соответствии с государственным образовательным стандартом. Рассмотрены основные вопросы экологии и охраны окружающей среды; особенности взаимодействия общества и природы; принципы и методы рационального природопользования; экологическое регулирование и прогнозирование последствий природопользования; современное состояние окружающей среды России; основные загрязняющие вещества атмосферы, гидросферы и литосферы и их источники; теоретические и практические вопросы мониторинга окружающей среды; глобальные проблемы экологии (рациональное природопользование, изобилие отходов, сохранение видового разнообразия планеты, особо охраняемые природные территории и др.); государственные, правовые и социальные аспекты охраны окружающей среды.
