CC BY
1
ЭКОЛОГИЯ
ECOLOGY
УДК 574.632
doi: 10.21685/2307-9150-2024-3-6
Прибрежно-водная растительность как показатель экологического состояния водных объектов города Арзамаса и его окрестностей
И. С. Макеев1, Т. А. Кончина2, М. С. Любов3, О. И. Недосеко4
1 Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
2,3,4Арзамасский филиал Национального исследовательского Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского, Арзамас, Россия
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Аннотация. Актуальность и цели. Предлагается комплексное описание сообществ макрофитов с использованием как традиционного выделения видов-доминантов и суб-доминантов, так и интегральной оценки видового разнообразия с помощью натурального логарифмического индекса Шеннона, индекса выравненности Пиелоу, индекса разнообразия Симпсона. Материалы и методы. Исследованы три основных водных объекта г. Арзамаса: р. Теша, р. Шамка, Смирновский пруд, подверженные комплексному антропогенному воздействию. Прибрежно-водный травянистый покров имеет большую зональную дифференциацию, поэтому отдельно описываются сообщества прибрежно-водной, а также погруженной водной и плавающей растительности. В береговой полосе от уреза воды закладывали по три пробных площадки в каждом биотопе 3^4 м2 (общая - 36 м2), в воде описания проводили в поверхностном слое воды глубиной до 2,5 м на трех пробных площадках 3*4 м2 (общая - 36 м2). Виды-доминанты и субдоминанты выделяли по 5-балльной квадратично-трансформированной шкале обилия Е. Л. Любарского.Оценка антропогенной трансформации проводится по комплексу показателей травянистых макрофитов: общему проективному покрытию, относительному обилию и составу массовых видов, доле рудеральных и адвентивных видов в флористическом и ценотическом спектрах. Результаты. Особенностью исследуемых водных объектов является их дренирование высокоминерализованными грунтовыми водами, повышенная жесткость и высокое содержание сульфатов в воде. В целом видовая структура водной растительности пространственно более выравнена, чем береговой. Очень высокая доля рудеральных видов во флористическом и ценотиче-ском спектрах прибрежно-водной растительности Смирновского пруда, р. Шамки и р. Теши (створы № 3 и № 4) указывает на интенсивную антропогенную нагрузку, обусловленную как хозяйственным преобразованием и замусоренностью берегов, так и рекреационным воздействием. Критическое состояние чрезвычайно нарушенных и замещенных рудералами аборигенных видов прибрежных макрофитных сообществ сложилось в створе № 3 р. Теши и № 6 р. Шамки. Выводы. В условиях загрязнения водных объектов г. Арзамаса доминирование или массовое развитие видов: Glyceria maxima (Hartm.) Holmb., Alisma plantago-aquatica L., Juncus compressus Jacq, Nuphar
© Макеев И. С., Кончина Т. А., Любов М. С., Недосеко О. И., 2024. Контент доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License / This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.
lútea L. указывает на интенсивную антропогенную эвтрофикацию и коммунально-бытовое загрязнение. При интенсивной антропогенной нагрузке в прибрежной полосе преобладает сорная растительность: Chenopodium album L., Arctium tomentosum L., Urtica dioica L., Potentilla anserina L., массово представлены сорно-луговые виды.
Ключевые слова: прибрежно-водная растительность, выравненность видов, индексы видового разнообразия, флористическое богатство, общее проективное покрытие
Для цитирования: Макеев И. С., Кончина Т. А., Любов М. С., Недосеко О. И. Прибрежно-водная растительность как показатель экологического состояния водных объектов города Арзамаса и его окрестностей // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2024. № 3. С. 56-70. doi: 10.21685/23079150-2024-3-6
Shoreline and aquatic vegetation of the water bodies of Arzamas town and its suburb as an indicator of the environmental conditions
I.S. Makeev1, T.A. Konchina2, M.S. Lyubov3, O.I. Nedoseko4
1National Research Lobachevski University of Nizhniy Novgorod, Nizhniy Novgorod, Russia
2,3,4Arzamas branch of National Research Lobachevski University of Nizhniy Novgorod,
Arzamas, Russia
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Abstract. Background.We suppose a comprehensive description of macrophyte communities using both the traditional allocation of dominant and subdominant species and an integral assessment of species diversity using the natural logarithmic Shannon index, the Pielou evenness index, and the Simpson diversity index. Materials and methods.Three major water bodies of Arzamas were studied: the Tesha River, the Shamka stream, and the Smirnovsky Pond, which are subject to complex anthropogenic impact. The coastal-aquatic grass cover has a large zonal differentiation, therefore, the communities of shoreline, as well as submerged aquatic and floating vegetation are described separately. In the shoreline three sample plots were studied in each biotope of 3 x 4 m2 (total - 36 m2), in the water, descriptions were carried out in the surface water layer up to 2.5 m deep on three sample plots of 3 x 4 m2 (total - 36 m2). Dominant and subdominant species were identified according to the 5-point quadratic-transformed abundance scale of E. L. Lyubarsky. The anthropogenic load is assessed using a set of herbaceous macrophyte indicative parameters: total projective cover, relative abundance and composition of mass species, and the proportion of ruderal and adventitious species in the floristic and cenotic spectra. Results. The peculiarity of the studied water bodies is their drainage by highly mineralized groundwater, increased hardness, and high sulfate content in the water.The species structure of aquatic vegetation is generally more spatially evened than that of the shoreline herbaceous vegetation. A very high proportion of ruderal species in the floristic and community spectra of the vegetation of the Smirnov Pond, the Shamka stream and the Tesha River (sections No. 3 and No. 4) indicate an intense anthropogenic load caused by both economic transformation and littering of the banks, as well as recreational impact. A critical state of extremely disturbed and replaced by ruderal species of shoreline macrophyte communities has developed in section No. 3 of the Tesha River and No. 6 of the Shamka stream. Conclusions. In the conditions of pollution of water bodies of Arzamas the dominance or mass development of species: Glyceria maxima (Hartm.) Holmb., Alismaplan-tago-aquatica L., Juncus compressus Jacq, Núphar lútea L indicates intensive anthropogenic eutrophication and municipal pollution. Under intensive anthropogenic load, weed vegetation prevails in the coastal strip: Chenopodium album L., Arctium tomentosum L., Urtica dioica L., Potentilla anserina L., weed-meadow species are abundant.
Keywords: coastal and aquatic vegetation, species evenness, species diversity indices, floristic richness, total projective cover
For citation: Makeev I.S., Konchina T.A., Lyubov M.S., Nedoseko O.I. Shoreline and aquatic vegetation of the water bodies of Arzamas town and its suburb as an indicator of the environmental conditions. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy región. Estestvennye nauki = University proceedings. Volga región. Natural sciences. 2024;(3): 56-70. (In Russ.). doi: 10.21685/2307-9150-2024-3-6
Введение
Изучению прибрежно-водной растительности малых водоемов и водотоков посвящены многие работы [1-4]. Однако в исследованиях видовой структуры макрофитов первостепенная роль отводится синтаксономическим классификациям [2, 5-7]. Доминантная или эколого-фитоценотическая классификация макрофитных сообществ сводится к их выделению и наименованию по доминирующим видам травяного покрова [7, 8]. При этом не учитываются такие важные признаки, как общее проективное покрытие, флористическое богатство и выравненность видов по обилию. Мы предлагаем комплексное описание сообществ травяных макрофитов с использованием как традиционного выделения видов-доминантов и субдоминантов, так и интегральной оценки видового разнообразия с помощью натурального логарифмического индекса Шеннона, индекса выравненности Пиелоу, индекса разнообразия Симпсона.
Травяной прибрежно-водный покров имеет большую зональную дифференциацию, поэтому отдельно описываются сообщества прибрежно-водной, а также водной растительности [8-10].
Оценка антропогенной нагрузки проводится по комплексу показателей травянистых макрофитов: общему проективному покрытию, относительному обилию и составу массовых видов, доле рудеральных и адвентивных видов в флористическом и ценотическом спектрах [3, 4, 8].
Индикаторами эвтрофикации и застойного гидрологического режима являются прибрежно-водные растения при массовом их развитии: Equisetum flu-viatile L., Eleocharis palustris (L.) Roem. & Schult., Sagittaria sagittifolia L., Alisma plantago-aquatica L., Alopecurus aequalis Sobol., Catabrosa aquatica (L.) P. Beauv., Glyceria maxima (Hartm.) Holmb., Hippuris vulgaris L., Lysimachia vul-garis L., Mentha arvense L., Nuphar lutea L., Phalarisa rundinacea L., Persicaria amphibia L. [1, 4, 8, 9, 11].
Материалы и методы
Город Арзамас (55° 25' с.ш. и 43° 50' в.д.) расположен в 110 км к югу от областного центра, г. Нижнего Новгорода, почти в центре Нижегородского правобережья р. Волги в средней полосе Европейской части России. Мощность осадочного чехла земной коры в районе Арзамаса 1200-1300 м, представлен переслоенными красными глинами, мергелями, известняками и доломитами, иногда с линзами гипса и ангидрита. Аллювиальные четвертичные отложения в долине р. Теши представлены преимущественно слоистыми песками и пойменными суглинками. В середине голоцена правый крутой склон долины был лишен древесной растительности, из-за чего был сильно эродирован [12].
Для г. Арзамаса и его окрестностей характерно широкое распространение выровненных плакорных пространств, ограниченных плавными очертаниями склонов в большей части асимметричных долин. Верхняя часть города представляет собой коренное плато со средними высотами 140-160 м по Балтийской системе, северная часть его прорезана Смирновским оврагом, протянувшимся на несколько километров с северо-востока на запад к пойме
р. Теши. В средней части оврага благодаря плотине образован Смирновский пруд. Нижняя часть Арзамаса расположена в долинах рек Теши и Шамки. Средняя высота составляет 120-127 м. Карстовые породы в долине Теши залегают на отметках от 88 м. Карстообразовательные процессы интенсивно протекают на территории города, особенно в нижней части, в долинах рек Теши и Шамки с их эрозионными формами рельефа с выклиниванием глинистых пород. Карст на территории города местами осложнен суффозионными процессами и может усиливаться техногенным влиянием [12].
Главный водный объект г. Арзамаса - река Теша (приток р. Оки) имеет длину более 300 км и площадь водного бассейна 8000 км2. По территории г. Арзамаса протекает правобережный приток р. Теши - малая река Шамка с искусственно спрямленным руслом. У р. Теши необычно широкая пойма, местами достигающая в поперечнике 3-4 км. Рельеф поймы в целом плоский с пологим уклоном к руслу. Русло Теши с шириной в среднем течении 15-30 м достаточно разработано. Глубины в плесах составляют около 2 м, иногда достигают 3-4 м. Водное питание смешанное, при этом ведущая роль принадлежит снеговому (60-70 % годового стока) [12].
На низменной пойме, а также в понижениях рельефа в травяном покрове преобладают сырые осоковые луга с небольшим участием злаков и разнотравья. Здесь сформировались торфянистые почвы на аллювиальных супесях и суглинках со следами оглеения в среднем и нижнем горизонтах. На возвышенной пойме под разнотравно-злаковыми лугами сформировались темноцветные дерново-луговые почвы на материнской породе из аллювиальных суглинков и супесей.
По химическому составу р. Теша относится к переходному гидрокарбо-натно-сульфатному классу вод группы кальция [13, 14].
Фоновыми показателями природного загрязнения р. Теши являются: сульфаты, кремний, кальций, магний, общая минерализация [15, 16]. В 2022 и 2021 гг. вода р.Теши в черте г. Арзамас характеризовалась как «очень загрязненная» и оценивалась 3-м классом и разрядом «Б». Вода р. Теши ниже г. Арзамас в 2022 г. характеризовалась как «грязная» (4-й класс, разряд «А»), что хуже по сравнению с 2021 г. Техногенными загрязняющими веществами в р. Теше, концентрации которых увеличиваются в черте г. Арзамаса, являются: фенолы летучие (до 6-7 ПДК), медь (до 1,5-5 ПДК), нефтепродукты (до 3 ПДК), нитритный азот (0,5-3 ПДК), аммонийный азот (1,3-1,8 ПДК) [15, 16].
В июле 2023 г. по результатам мониторинга поверхностных вод ФГБУ «Верхне-Волжское УГМС» в р. Теше 04.07.2023 в пробе, отобранной в 0,5 км ниже западной оконечности г. Арзамаса Нижегородской области, содержание азота нитритного составило 12,6 ПДК [17].
Исследованы основные водные объекты г. Арзамас: р. Теша (5 створов), р. Шамка (2 створа), пруд Смирновский (северный и северо-западный берега) (рис. 1).
Водные объекты г. Арзамаса испытывают комплексную антропогенную нагрузку в форме сельскохозяйственного преобразования берегов, промышленного и коммунально-бытового загрязнения, интенсивного рекреационного прессинга в условиях урбанизированной территории. Особенностью исследуемых водных объектов является их дренирование высокоминерализованными грунтовыми водами, повышенная жесткость и высокое содержание сульфатов в воде [15, 16].
Рис. 1. Схема расположения пробных площадок объектов исследования в г. Арзамасе и его окрестностях
С целью описания растительных сообществ в береговой полосе от уреза воды закладывали по три пробных площадки в каждом биотопе 3^4 м2 (общая -36 м2), в воде описания проводили в водном зеркале и поверхностном слое воды глубиной до 2,5 м на трех пробных площадках 3^4 м2 (общая - 36 м2). Определяли общее проективное покрытие (ОПП) травяной растительности и относительные доли массовых видов в ОПП. Доминанты и субдоминанты выделяли по 5-балльной квадратично-трансформированной шкале обилия Е. Л. Любарского [13].
Результаты и обсуждение
Расположение и физико-географическая характеристика исследуемых створов представлены по результатам исследований авторов в табл.1.
Таблица 1
Характеристика водных объектов г. Арзамас
Объект, координаты Фото. Характеритика долины, поймы, русла, берегов
1 2
№ 1 р. Теша, 400 м северо-западнее с. Кожино, д. Князевка, левый берег 55°19'35"с.ш., 43°53'36" в.д. 1 Пойма асимметричная двухсторонняя, шириной 300-500 м. Ширина русла 18-19 м, глубина 1-1,5 м, скорость течения 0,2 м/с. Левый берег зарос ивой пепельной и ивой белой. Н В 100-130 м от русла реки начинаются огороды
№ 2 р. Теша, автомост на с. Заречное (100 м), правый берег 55°352185 с.ш., 43 841745 в.д. 1 Пойма асимметричная П^З двухсторонняя, шириной пойма антропогенно измененная, левобережная -14 типичная с хорошо V ... выраженным прирусловым валом. Русло извилистое, ширина 22-25 м, ниже 1 моста до 40 м, с заводью глубиной более 2 м, скорость течения менее 0,2 м/с. «Стихийный» пляж со следами бытового мусора. Произрастают ива белая, ива корзиночная, ива трехтычинковая, ива пепельная, ива шерстистопобеговая, клен американский, яблоня дикая
№ 3 р. Теша в районе Выезднов-ского моста, правый берег 55°383747 с.ш., 43°808049 в.д. Ширина поймы около застройка. Пойма луговая. трехтычинковая, клен остролистный, встречаются ольха серая и тополь черный
№ 4 р. Теша, ж/д мост 55°395340 с.ш., 43°799479 в.д. Н^^^НЕШ Пойма асимметричная, | ширина около 600 м, ЩшЯ скорость течения менее камнем. Произрастают ива трехтычинковая, ива белая, яблоня дикая, черемуха обыкновенная, бузина красная и очень много клена американского
Продолжение табл. 1
1
№ 5
р. Теша, переезд Арзамас-1, правый берег 55°412009 с.ш, 43°782087 в.д.
2
Пойма асимметричная, ширина 500-600 м, луговая, местами сильно переувлажнена. Имеются антропогенные загрязнения - бытовой мусор. Ширина русла 40-50 м, глубина 1,5-2,0 м, скорость течения 0,2 м/с. Урез воды 114 м. Произрастают ива белая, ива шерстистопобеговая, ива трехтычинковая, шиповник майский, малина обыкновенная, яблоня дикая, береза повислая, липа сердцелистная, жимолость татарская, черемуха обыкновенная и очень много клена американского_
№ 6
р. Шамка в райне моста ул. Ленина 55 381649 с.ш.. 43 831088 в.д.
Долина антропогенно измененная, застроена домами частного сектор. Имееется бытовой мусор. Русло реки углублено и спрямлено. Ширина русла реки 4 м, глубина 0,5-0,8 м. Скорость течения менее 0,1 м/с. Берега имеют искусственную насыпь (2 м), поросшую тростником. Произрастают ива белая, ива ломкая, ива пепельная, ива корзиночная, ива трехтычинковая, яблоня дикая, вяз шершавый, бузина красная, клен американский
№ 7 пруд
Смирновский 55°407010 с.ш.. 43 814349 в.д.
Расположен почти в центре города к северо-западу от Арзамасского дендрария. Образован путем запруживания ручья в Смирновском овраге долины р. Теши. Площадь более 3 га. Наибольшая протяженность пруда в направлении с северо-востока на юго-запад достигает 550 м, ширина колеблется от 130 до 50 м. Урез воды составляет 134 м. Питание грунтовыми водами (имеются родники), талыми снеговыми и дождевыми водами. По берегам пруда произрастают ива белая, ива козья, ива пепельная, ива трехтычинковая, береза повислая, шиповник майский, клен американский, осина, вяз шершавый, черемуха обыкновенная, клен остролистный, рябина обыкновенная, акация желтая, тополь черный, яблоня дикая_
Окончание табл. 1
1
№ 8
р. Шамка в райне ветлечебницы, восточная окраина г. Арзамаса 55°383482 с.ш., 43 "847720 в.д.
Правый берег покрыт садами, левый застроен промышленно-хозяйственными объектами. Пойма прослеживается слабо, имеются небольшие карстовые провалы и западины. Ширина реки 8-10 м, глубина 0,5-1 м, скорость течения 0,1 м/с. Заросла древесной и кустарниковой растительностью: ива козья, ива шерстистопобеговая, ива пепельная, ива трехтычинковая, осина, береза повислая, ольха серая, тополь черный, черемуха обыкновенная, клен американский, яблоня дикая_
2
Результаты химических исследований проб воды в точках наблюдений водоемов 26-27.06.2023 (табл. 2), проведенные совместно с отделом по экологии и охране природы администрации г. Арзамас Нижегородской области, показали на створе № 2 р. Теши значительный рост соединений легко окисляемых органических веществ (БПК5 с 3,21 до 10,0 мг О2/л), увеличение содержания общего органического вещества (ХПК с 30 до 40 мг О/л) и фосфатов (с 0,14 до 0,25 мг/л), что указывает на интесивную антропогенную эвтрофикацию, обусловленную сбросом сточных вод с очистных сооружений выше д. Березовка.
Таблица 2
Основные показатели химического загрязнения воды исследуемых водных объектов в г. Арзамас и его окрестностях, июнь 2023 г.
Показатель ПДКр_х, мг/л 1 2 3 4 5 6 7
Водородный показатель /рН - 7,74 7,91 8,00 5,88 7,85 7,19 7,92
Взвешенные вещества 30 37 38 29 53 40 28 27
Сухой остаток 1000 1748 1716 1746 1738 1728 457 391
Биохимическое потребление кислорода после 5 сут. инкубации (БПК5) 2,1 3,21 10,0 4,8 3,6 12,6 12,2 25,3
Химическое потребление кислорода (ХПК) 30 30 40 30 15 40 65 85
Сульфаты 100 622 654 842,2 574,8 635,8 205,1 201,4
Аммоний 0,5 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 18,0 0,81
Фосфаты 0,61 0,14 0,25 0,24 0,24 0,22 3,67 <0,05
Цинк 0,01 <0,005 0,012 0,006 0,009 <0,005 <0,005 <0,005
Железо общее 0,10 0,095 0,13 0,11 0,23 0,098 0,28 0,21
Никель 0,01 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005
Хром общий 0,02 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01
Кадмий 0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005
Одновременно на этом участке регистрировали рост содержания ионов цинка (от <0,005 до 0,012 мг/л) и железа общего (от 0,095 до 0,13 мг/л). Наибольшее содержание сульфат-ионов (842,2 мг/л) зафиксировано на створе № 3, что обусловлено грунтовым питанием и дренированием гипсов и ангидритов. На створе № 4 регистрируется закисление воды (рН снизился с 8,00 до 5,88), значительный рост содержания взвешенных веществ (с 29 до 53 мг/л) и заметное увеличение содержания общего железа (с 0,11 до 0,23 мг/л). На створе № 5 регистрируется значительный рост соединений легко окисляемых органических веществ (БПК5 с 3,6 до 12,6 мг О2/л), увеличение содержания общего органического вещества (ХПК с 15 до 40 мгО/л), что указывает на сброс сточных вод с очистных сооружений г. Арзамаса на этом участке р. Теши.
В воде р. Шамки на т. № 6 обнаружено экстремально высокое содержание аммония (18,0 мг/л), высокая концентрация фосфатов (3,67 мг/л), большие значения БПК5 (12,2 мг О2/л), ХПК (65 мг О/л) и железа общего (0,28 мг/л).
В Смирновском пруду (т. 7) выявлено высокое содержание соединений легко окисляемых органических веществ (БПК5 - 25,3 мг/л) и суммарного органического вещества (ХПК - 85 мг/л) на фоне повышенного содержания аммония (0,81 мг/л) и железа общего (0,21 мг/л), что указывает на высокоэвтроф-ный статус водного объекта при нормальном уровне фосфатной нагрузки.
Видовая структура водной растительности пространственно более вы-равнена, чем прибрежной, за исключением нескольких створов (табл. 3, 4).
Таблица 3
Число видов и показатели видового разнообразия береговой травянистой растительности в г. Арзамасе и его окрестностях
Показатели 1 2 3 4 5 6 8 7
Число видов 10 14 10 15 13 31 7 10
Индекс Шеннона 0,797 1,446 0,327 1,678 1,378 3,073 1,232 2,175
Индекс Пиелоу 0,346 0,548 0,142 0,620 0,537 0,895 0,633 0,945
Индекс Симпсона 1,477 2,334 1,159 3,236 3,059 17,422 2,736 7,896
Таблица 4
Видовое богаство и показатели видового разнообразия водной травянистой растительности в г. Арзамасе и его окрестностях
Показатели 1 2 3 4 5 6 8 7
Число видов 6 4 7 3 4 6 7 5
Индекс Шеннона 1,336 1,192 1,280 0,791 0,859 1,239 1,612 1,096
Индекс Пиелоу 0,745 0,860 0,658 0,720 0,619 0,692 0,828 0,681
Индекс Симпсона 3,126 2,985 2,885 1,942 2,036 2,500 3,907 2,360
На пл. № 1 левого берега р. Теши отмечается абсолютное доминирование Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud. на фоне низкой представленности остальных девяти видов, что выражается низким уровнем видового разнообразия на основе индексов Шеннона и Симпсона, обусловленных низкой вырав-ненностью видов (0,35 по индексу Пиелоу). При этом доля сорных и сорно-луговых видов во флористическом (10 %) и ценотическом (3 %) спектрах мала, что указывает на мало нарушенное состояние берегов. В воде доминирует Nymphaéa álba L., субдоминантом выступает Núphar lútea L. на фоне
достаточно высокой выравненности шести видов (индекс Пиелу 0,75), субдоминантами из которых являются Schoenoplectus lacustris L. и Persicaria amphibia L.
На пл. № 2 правого берега р. Теши также отмечается монодо минирование Phragmites australis, однако степень выравненности 14 видов значительно выше (0,55 по индексу выравненности Пиелу), массовыми являются: Ranunculu strichophyllus Chaix, Alisma plantago-aquatica и Juncus compressus Jacq, фоновым - Glyceria maxima, существенно возрастает доля сорных и сорно-луговых видов во флористическом (30 %) и ценотическом (10 %) спектрах. Все это указывает на усиленную эвтрофикацию вышерасположенного участка реки (БПК5, ХПК, фосфаты) и сельскохозяйственное преобразование правого берега.
Субдоминантами водной растительности являются Phalaris arundinacea и Schoenoplectus lacustris, при этом выравненность видов выше по сравнению с пл. № 1 (табл. 4).
На пл. № 3 правого берега р. Теши травяная прибрежно-водная растительность сильно нарушена, имеет низкое значение общего проективного покрытия (35 %), наблюдается преобладание сорных видов: Chenopodium album L. (80 %) и Arctium tomentosum L. (5 %). Индексы видового разнообразия Шеннона, Симпсона аномально низкие (0,33 и 1,16 соответственно), что обусловлено очень низкой выравненностью видов (0,142 по индексу Пиелу). Сильно выражена замусоренность растительного покрова берега. В воде доминирует Nymphaéa álba (45 %), субдоминантом является Núphar lútea (35 %); видом с высоким обилием, как и в предыдущем створе, является Sagittaria sagittifolia. Индексы видового разнообразия Шеннона (1,28) и Симпсона (2,89) почти не отличаются от вышерасположенного створа, но индекс выравненности Пиелу (0,66) - ниже. По химическим показателям (фосфаты, ХПК) участок реки существенно эвтрофирован.
На пл. № 4 правого берега р. Теши наблюдается доминирование Typha angustifolia L., субдоминантами являются Glyceria maxima и Phalaris arundinacea. Выравненность видов относительно высока (0,62 по индексу Пиелу). При этом доля сорных и сорно-луговых видов во флористическом (20 %) и ценотическом (3,5 %) спектрах невысока, что указывает на умеренно нарушенное состояние берега. Доминирует Núphar lútea, субдоминантом выступает Lemna minor L. Для данного участка реки характерно малое число водных растений (3 вида), низкие показатели индексов видового разнообразия Шеннона и Симпсона (0,79 и 1,94 соответственно); при этом отмечается высокая выравненность видов (0,72 по индексу Пиелу).
На пл. № 5 правого берега р. Теши отмечается доминирование Phragmítes, субдоминантом выступает Phalaris arundinacea, массовым является Urtica dioica L. При этом высока доля сорных и сорно-луговых видов во флористическом (38 %) и ценотическом (15 %) спектрах, что свидетельствует о нарушенном состоянии берега. Все это указывает на усиленную эв-трофикацию вышерасположенного участка реки (подтверждается значениями БПК5, ХПК, фосфатов в табл. 2) и рекреационное преобразование правого берега. Водная растительность характеризуется доминированием Núphar lútea и субдоминированием Nymphaéa álba. Как и на предыдущем участке, отмечаются невысокие показатели индексов видового разнообразия Шеннона и
Симпсона (0,86 и 2,04 соответственно), индекс выравненности видов наиболее низкий (0,62).
На пл. № 8 (р. Шамка) наблюдается доминирование Alisma plantago-aquatica и Typha latifolia, субдоминантами являются Solánum dulcamára L. и Phalarisa rundinacea. Выравненность видов относительно высока (0,633 по индексу Пиелу). В воде доминирует Alisma plantago-aquatica, субдоминантами являются Persicaria amphibia L. и Lemna minor. На этом участке выявлены наиболее высокие показатели индексов видового разнообразия Шеннона и Симпсона (1,61 и 3,91 соответственно). Выравненность видов высокая (0,83 по индексу Пиелу).
В нижнем течении р. Шамки (пл. № 6) доминантом выступает Phragmítes austrális, содоминантами являются сорные и сорно-луговые виды: Urtica dioica, Arcticum tomentosum, Phleum pratense L. и эврибионтный гелофит Carex acuta L. Флористическое богатство увеличивается за счет сорно-луговых видов до 31, при этом выравненность видов очень высока (0,90 по индеку Пиелоу), что наряду с большим видовым богатством приводит к экстремально высоким значениям индексов видового разнообразия Шеннона (3,07) и Симпсона (17,4). Доля сорных видов очень велика и достигает во флористическом списке 64,5 %, в ценотической структуре - 59 %. В воде доминантом выступает Typha latifolia, содоминантами являются виды: Lemna minor, Lemna trisulca L. и Alisma plantago-aquatica. Флористическое богатство водных растений обусловлено высоким уровнем эвтрофикации (высокие значения БПК5, ХПК, аммония, фосфатов в табл. 2), показатели индексов видового разнообразия Шеннона (1,24) и Симпсона (2,50) относительно высокие, при этом выравненность видов невысокая (0,69 по индеку Пиелоу).
На пл. № 7 (пр. Смирновский) на северном и северо-западном берегах доминирует Juncus compressus Jacq, субдоминантами выступают Potentilla anserina L., Alopecurus pratensis, Festuca pratensis Huds. На геоботанической площадке доминирует Bidens tripartita L., содоминантами являются Potentilla anserina, а также сорные и сорно-луговые виды: Arcticum tomentosum, Taraxacum officinale. Флористическое богатство увеличивается до 18 за счет сорно-луговых видов. Выравненность видов высокая (0,95 по индеку Пиелу), отмечаются достаточно высокие значения индексов видового разнообразия Шеннона (2,18) и Симпсона (7,9). Доля луговых видов очень велика и достигает во флористическом списке 72 %, в ценотической структуре - 40 %. В воде доминирует Persicaria amphibia, содоминантами являются Núphar lútea, Potamogeton perfoliatus L. Флористическое богатство представлено пятью видами, отмечена средняя их выравненность (0,68 по индексу Пиелу).
Заключение
Таким образом, из восьми изученных створов шесть (ст. № 7 - Смирновский пруд, ст. № 8 - р. Шамка и станции № 2 - № 5 р. Теши) характеризуются высоким и очень высоким участием рудеральных видов во флористическом и ценотическом спектрах прибрежно-водной растительности. Это указывает на интенсивную антропогенную нагрузку, обусловленную хозяйственным преобразованием и замусоренностью берегов, а также рекреационным воздействием. Критическое состояние чрезвычайно нарушенных и замещенных аборигенных видов рудералами в прибрежно-водном покрове сложилось в двух створах (ст. № 3 р. Теши и ст. № 6 р. Шамки).
В условиях загрязнения водных объектов г. Арзамаса доминирование или массовое развитие видов: Glyceria maxima, Alisma plantago-aquatica, Juncus compressus, Núphar lútea указывает на интенсивную антропогенную эв-трофикацию и коммунально-бытовое загрязнение. При интенсивной антропогенной нагрузке в прибрежной полосе преобладают рудеральные виды: Chenopodium album L., Arctium tomentosum, Urtica dioica, Potentilla anserina, массово представлены сорно-луговые виды.
Особенностью береговой растительности западного и северо-западного берегов Смирновского пруда по сравнению с аналогичными городскими прудами является большое флористическое богатство и видовое разнообразие, обусловленное влиянием трансформированной флоры правобережной надпойменной террассы р. Теши.
Список литературы
1. Авдохина А. А. Использование прибрежно-водной растительности в преподавании биологии в школе // Актуальные проблемы модернизации математического и естественно-научного образования : сб. науч. тр. по материалам Всерос. науч.-метод. конф. Балашов : Саратовский источник, 2020. С. 162-164.
2. Киприянова Л. М. Современное состояние водной и прибрежно-водной растительности Чановской системы озер // Сибирский экологический журнал. 2005. Т. 12, № 2. С. 201-213.
3. Соловьева В. В. Использование прибрежно-водных макрофитов в экологическом мониторинге речных экосистем // Экологический сборник 8 : тр. Всерос. (с меж-дунар. участием) науч. конф. Тольятти : Анна, 2021. С. 133-138.
4. Konchina T., Sidorskaya V., Oparina S. [et al.]. The sex system of the population of Sagittariasagittifolia as an indicator of the ecological status of a river // Environment technology resoures. 11th international scientific and practical conference rezekne: rezeknes academy of technologies. 2017. Р. 150-156.
5. Рябова Т. Г., Голованов Я. М., Минина Н. Н., Черных И. В. К синтаксономии водной и прибрежно-водной растительности города Бирска (Республика Башкортостан) // Известия Уфимского научного центра РАН. 2017. № 1. С. 29-36.
6. Глушенков О. В. Синтаксономическая дифференциация прибрежно-водной растительности озер старичного типа // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2017. Т. 26, № 4. С. 175-183.
7. Соколова М. И., Зарубина Е. Ю. Особенности видового разнообразия водной и прибрежно-водной растительности притоков Верхней Оби // Вода: химия и экология. 2019. № 7-9. С. 34-40.
8. Садчиков А. П., Кудряшов М. А. Гидроботаника: прибрежно-водная растительность : учеб. пособие для вузов. 2-е изд., испр. и доп. М. : Юрайт, 2024. 254 с.
9. Дубына Д. В. Макрофиты - индикаторы изменений природной среды / под ред. С. Гейны, К. М. Сытник. Киев : Наукова думка, 1993. 434 с.
10. Соловьева В. В., Лапиров А. Г. Гидроботаника : учебник и практикум для вузов. 2-е изд., испр. и доп. М. : Юрайт, 2024. 461 с.
11. Зайцев В. В., Соловьева В. В. Индикационные возможности водных макрофитов // Проблемы трансформации естественных ландшафтов в результате антропогенной деятельности и пути их решения : сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч. экол. конф., посвящ. Году науки и технологий (г. Краснодар, 29-31 марта 2021 г.). Краснодар : Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, 2021. С. 633-635.
12. Любов М. С. География Арзамасского края : учеб. пособие. Арзамас : АГПИ, 2007. 186 с.
13. Любарский Е. Л. К методике экспресс-квалификации и сравнения описаний фи-тоценозов // Количественные методы анализа растительности : материалы
IV Всесоюзного совещания. Уфа : Башкирский филиал Институт биологии АН СССР, 1974. С. 121-125.
14. Алекин О. А. Основы гидрохимии / отв. ред. С. В. Бруевич. Л. : Гидрометеоиздат, 1970. 443 с.
15. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 10. Верхне-Волжский район. Кн. 1 / под ред. Ю. Е. Яблокова. М. : Гидрометеоиздат, 1972. С. 63-74.
16. Обзор загрязнения окружающей среды на территории городского округа город Арзамас Нижегородской области за 2022 год : ежегодный доклад ФГБУ «ВерхнеВолжское УГМС» Территориальный центр по мониторингу загрязнения окружающей среды. Нижний Новгород, 2023. С. 11-12.
17. Мониторинг загрязнения окружающей среды : информ.-аналит. материалы ФГБУ // Верхне-Волжское УГМС. 2023. URL: https://vvugms.meteorf.ru/monitoring-zagrya-zneniya-okruzhayushhej-sredyi/informaczionno-analiticheskie-materialyi/ infor-macziya-za-mesyacz.html
References
1. Avdokhina A.A. Using coastal-aquatic vegetation in teaching biology at school. Ak-tual'nye problemy modernizatsii matematicheskogo i estestvenno-nauchnogo obra-zovaniya: sb. nauch. tr. po materialam Vseros. nauch.-metod. konf. = Current issues of modernization of mathematical and natural science education: proceedings of the All-Russian scientific and methodological conference. Balashov: Saratovskiy istochnik, 2020:162-164. (In Russ.)
2. Kipriyanova L.M. Current state of aquatic and coastal-aquatic vegetation of the Chanovskaya lake system. Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal = Siberian ecological journal. 2005;12(2):201-213. (In Russ.)
3. Solov'eva V.V. Use of coastal-aquatic macrophytes in ecological monitoring of river ecosystems. Ekologicheskiy sbornik 8: tr. Vseros. (s mezhdunar. uchastiem) nauch. konf. = Ecological collection 8: proceedings of the All-Russian (with international participation) scientific conference. Tol'yatti: Anna, 2021:133-138. (In Russ.)
4. Konchina T., Sidorskaya V., Oparina S. et al. The sex system of the population of Sag-ittariasagittifolia as an indicator of the ecological status of a river. Environment. technology. resoures. 11th international scientific and practical conference rezekne: reze-knes academy of technologies. 2017:150-156.
5. Ryabova T.G., Golovanov Ya.M., Minina N.N., Chernykh I.V. Towards the syntaxon-omy of aquatic and coastal-aquatic vegetation of the city of Birsk (Republic of Bashkortostan). Izvestiya Ufimskogo nauchnogo tsentra RAN = Proceedings of the Ufa Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2017;(1):29-36. (In Russ.)
6. Glushenkov O.V. Syntaxonomic differentiation of coastal-aquatic vegetation of oxbow lakes. Samarskaya Luka: problemy regional'noy i global'noy ekologii = Samara Luka: problems of regional and global ecology. 2017;26(4):175-183. (In Russ.)
7. Sokolova M.I., Zarubina E.Yu. Peculiarities of species diversity of aquatic and coastal-aquatic vegetation of the Upper Ob tributaries. Voda: khimiya i ekologiya = Water: Chemistry and Ecology. 2019;(7-9):34-40. (In Russ.)
8. Sadchikov A.P., Kudryashov M.A. Gidrobotanika: pribrezhno-vodnaya rastitel'nost': ucheb. posobie dlya vuzov. 2-e izd., ispr. i dop. = Hydrobotany: coastal aquatic vegetation: textbook. The 2nd edition, revised and supplemented. Moscow: Yurayt, 2024:254. (In Russ.)
9. Dubyna D.V. et al. Makrofity - indikatory izmeneniy prirodnoy sredy = Macrophytes -indicators of changes in the natural environment. Kiev: Naukova dumka, 1993:434. (In Russ.)
10. Solov'eva V.V., Lapirov A.G. Gidrobotanika: uchebnikipraktikum dlya vuzov. 2-e izd., ispr. i dop. = Hydrobotany: textbook and practical course for universities. The 2nd edition, revised and supplemented. Moscow: Yurayt, 2024:461. (In Russ.)
11. Zaytsev V.V., Solov'eva V.V. Indicative capabilities of aquatic macrophytes. Problemy transformatsii estestvennykh landshaftov v rezul'tate antropogennoy deyatel'nosti iputi ikh resheniya: sb. nauch. tr. po materialam Mezhdunar. nauch. ekologich. konf., posvyashch. Godu nauki i tekhnologiy (g. Krasnodar, 29-31 marta 2021 g.) = Problems of transformation of natural landscapes as a result of anthropogenic activity and ways to solve them: proceedings of the International scientific and ecological conference, dedicated to the Year of science and technologies (Krasnodar, March 29-31, 2021). Krasnodar: Kubanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet im. I.T. Trubilina, 2021:633-635. (In Russ.)
12. Lyubov M.S. Geografiya Arzamasskogo kraya: ucheb. posobie = Geography of the Arzamas region: textbook. Arzamas: AGPI, 2007:186. (In Russ.)
13. Lyubarskiy E.L. Towards a methodology for express qualification and comparison of descriptions of phytocenoses. Kolichestvennye metody analiza rastitel'nosti: materialy IV Vsesoyuznogo soveshchaniya = Quantitative methods of vegetation analysis: proceedings of the 4th All-Union conference. Ufa: Bashkirskiy filial Institut biologii AN SSSR, 1974:121-125. (In Russ.)
14. Alekin O.A. Osnovy gidrokhimii = Fundamentals of hydrochemistry. Leningrad: Gidro-meteoizdat, 1970:443. (In Russ.)
15. Yablokov Yu.E. (ed.). Resursy poverkhnostnykh vod SSSR. T. 10. Verkhne-Volzhskiy rayon. Kn. 1 = Surface water resources of the USSR. Volume 10. Upper Volga region. Book 1. Moscow: Gidrometeoizdat, 1972:63-74. (In Russ.)
16. Review of environmental pollution in the territory of the city district of Arzamas, Nizhny Novgorod region for 2022: annual report of the Upper Volga Department for Hydrometeorology and Environmental Monitoring Territorial Center for Monitoring Environmental Pollution. Nizhniy Novgorod, 2023:11-12. (In Russ.)
17. Monitoring of environmental pollution: information and analytical materials of the Federal State Budgetary Institution. Verkhne-Volzhskoe UGMS = Upper Volga Department for Hydrometeorology and Environmental Monitoring. 2023. (In Russ.). Available at: https://vvugms.meteorf.ru/monitoring-zagryazneniya-okruzhayushhej-sredyi/infor-maczionno-analiticheskie-materialyi/ informacziya-za-mesyacz.html
Информация об авторах / Information about the authors
Игорь Серафимович Макеев
кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (Россия, г. Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 23) E-mail: [email protected]
Татьяна Александровна Кончина
кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры биологии, географии и химии, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (Арзамасский филиал) (Россия, Нижегородская обл., г. Арзамас, ул. К. Маркса, 36) E-mail: [email protected]
Igor S. Makeev
Candidate of biological sciences, associate professor of the sub-department of ecology, National Research Lobachevski University of Nizhniy Novgorod (23 Gagarin avenue, Nizhniy Novgorod, Russia)
Tatyana A. Konchina
Candidate of biological sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of biology, geography and chemistry, Arzamas branch of National Research Lobachevski University of Nizhniy Novgorod (36 K. Marks street, Arzamas, Nizhniy Novgorod Region, Russia)
Михаил Сергеевич Любов
кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры биологии, географии и химии Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (Арзамасский филиал) (Россия, Нижегородская обл., г. Арзамас, ул. К. Маркса, 36) E-mail: [email protected]
Mikhail S. Lyubov
Candidate of pedagogical sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of biology, geography and chemistry, Arzamas branch of National Research Lobachevski University of Nizhniy Novgorod (36 K. Marks street, Arzamas, Nizhniy Novgorod Region, Russia)
Ольга Ивановна Недосеко
доктор биологических наук, доцент, заведующий кафедрой биологии, географии и химии, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского (Арзамасский филиал) (Россия, Нижегородская обл., г. Арзамас, ул. К. Маркса, 36) E-mail: [email protected]
Olga I. Nedoseko
Doctor of biological sciences, associate professor, head of the sub-department of biology, geography and chemistry, Arzamas branch of National Research Lobachevski University of Nizhniy Novgorod (36 K. Marks street, Arzamas, Nizhniy Novgorod Region, Russia)
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов / The authors declare no conflicts of interests. Поступила в редакцию / Received 29.09.2024
Поступила после рецензирования и доработки / Revised 22.10.2024 Принята к публикации / Accepted 02.11.2024
