192 Вестник СамГУ Естественнонаучная серия. 2003. Второй спец. выпуск.
УДК 574.633(285.470.43.1–25)
СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРУДОВ Г. САМАРЫ1
c 2003 А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов2
Дана комплексная характеристика экологического состояния 8 го родских прудов, имеющих важное рекреационное значение. Оценка проводилась по гидрологическим и основным гидрохимическим пока зателям, по состоянию таких важных составляющих водных экоси стем, как сообщества зоопланктона и зообентоса, а также по резуль татам биотестирования токсичности воды на дафниях. Большинство водоемов отнесено к разряду умеренно загрязненных.
Введение
В пределах г. Самары расположено более 20 малых водоемов, представ ленных копаными и овражными прудами, а также несколькими озерами. Водоемы имеют разный возраст. Некоторые были сооружены за городом на территории бывших усадеб еще до революции, большинство же гораз до позже были созданы совхозами для рыбного хозяйства. На данный мо мент значительная часть водоемов расположена на густонаселенной терри тории, зачастую в окружении жилых домов и в непосредственной близости от магистральных городских дорог. Такие водоемы постоянно испытывают антропогенную нагрузку. Некоторые пруды зачастую превращаются в ме ста неконтролируемых бытовых свалок. Тем не менее, многие водоемы не утратили своего эстетического и рекреационного значения и являются из любленным местом отдыха горожан. Не случайно восьми прудам присвоен статус памятников природы местного значения.
Самарские городские водоемы оставались до последнего времени слабо изученными. В 1995 г. кафедрой ботаники Самарского педагогического уни верситета были проведены исследования по изучению высшей растительно сти водоемов и прилегающих к ним территорий [1]. Фаунистические иссле дования проводились по моллюскам [2], а также рачковому планктону пру дов Самарского Ботанического сада [3]. Кроме того, с 1998 г. проводятся
1Представлена доктором биологических наук профессором Н.М. Матвеевым. 2Синицкий Андрей Викторович, Захаров Евгений Валерьевич, Герасимов Юрий Лео нидович, кaфедрa зоологии Сaмaрского государственного университета, 443011, г. Сa мaрa, ул. Акад. Павлова, 1.
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
193
Рис. Схема расположения исследованных водоемов на территории г. Самары
исследования токсичности воды отдельных водоемов [4, 5]. Экологическая паспортизация водоемов до настоящего времени не проводилась.
Целью настоящего исследования являлась комплексная оценка современ ного состояния и качества воды нескольких прудов по химическим и био логическим показателям. В дальнейшем полученные данные могут быть использованы при составлении экологических паспортов городских водое мов.
Материалы и методика исследований
Материалы настоящего исследования были собраны в 2001–2002 гг. на восьми прудах, расположенных в различных районах г. Самары (рисунок); кроме того, использовались результаты проводившихся ранее эксперимен тов по биотестированию [4, 5]. Отбор проб воды для химического анализа и биотестирования проводился весной, летом и осенью 2001–2002 гг., про бы зоопланктона и зообентоса отбирали дважды в месяц в вегетационный период 2002 г.
194
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
Химический анализ воды проводился по основным показателям (pH, растворенный О2, растворенный неорганический азот и фосфор, индек сы БПК5/20, перманганатная и бихроматная окисляемость). Прозрачность воды определяли непосредственно на водоеме при помощи диска Секки. Биотесты проводили на Daphnia magna Straus по стандартной методике Н.С. Строганова [6].
Отбор и обработку проб зоопланктона и зообентоса проводили по обще принятым гидробиологическим методикам [7]. Индивидуальные веса орга низмов зоопланктона рассчитывались по степенным уравнениям, связыва ющим длину организмов с их массой [8]. Ценотическая роль каждого вида в сообществах зоопланктона и зообентоса оценивалась с помощью индекса плотности Броцкой Зенкевич [9]. Проводился расчет основных структур ных показателей сообществ зоопланктона и зообентоса.
Индексы сапробности вычислялись по формуле Пантле и Букка [10] в модификации Сладечека [11] с применением современных списков индика торов сапробности [12]. Для оценки состояния водоемов по организмам зо обентоса проводились расчеты олигохетных индексов (ОИ) Гуднайта Уит лея [7] и хирономидных индексов (ХИ) Балушкиной [13].
Для комплексной экологической оценки качества вод использовалась си стема, предложенная В.Н. Жукинским и О.П. Оксиюк [14, 15, 16]. По си стеме, предложенной Л.П. Брагинским [17, 18, 19], исходя из результатов биотестирования, предпринята попытка оценки уровня токсической загряз ненности (УТЗ) водоемов, (табл. 1).
Таблица 1 Основные морфометрические характеристики водоемов (по [1])
Водоем
Воронежский №1 Воронежский №2 Воронежский №3 Пруд ”Верхний” в Бот. саду Пруд ”Нижний” в Бот. саду Пруд №1 в 12 мкр. Пруд №2 в 12 мкр. Пруд в 14 мкр.
S, тыс. м2 6,5 8,4 2,7 1,6
5,5
1,3
1,2 0,4
Lmax, м 140 120 100 50
150
60
70 40
Wavg, м 40 60 30 40
40
40
40 10
Dmax, м 3,1 2,2 2 2,5
6
1,2
1 2,5
Davg, м 2 1 1,6 1,5
2
0,7
0,8 1,2
Примечание. S площадь водного зеркала; Lmax максимальная длина; Wavg средняя ширина; Dmax максимальная глубина; Davg средняя глубина
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
195
Таблица 2 Прозрачность воды и основные гидрохимические характеристики
водоемов (средние за сезон значения)
Показатель
Водоемы
1
2
3
4
5
6
7
8
Прозрачность, м
1,1
pH
7,33
БПК5/20, мг О/л
2,2/3,8
O2,%
86,0
Перманганат-
ная окис ляемость,
7,5
мг O/л
Бихроматная
окисля емость,
24,4
мг O/л
Азот неорг., мг/л
0,499
Фосфор неорг., мг/л
0,042
0,3 7,28 3,8/5,9 99,7 10,6
28,3
0,325 0,119
0,7 7,31 3,9/5,7 89,6 10,1
29,6
0,363 0,047
1,0 7,25 6,3/8,9 87,8 13,5
38,5
0,445 0,050
0,7 7,76 6,0/9,1 61,6 13,7
48,2
1,102 0,112
1,4 7,21 2,4/4,5 97,1 8,1
33,4
0,752 0,039
0,7 7,51 3,0/6,6 85,5 10,2
32,2
0,832 0,091
0,4 6,96 3,5/5,0 80,2 11,4
34,0
0,973 0,068
1, 2, 3 пруды Воронежские №1, 2 и 3 соответственно; 4, 5 пруды Ботаниче ского сада ”Верхний” и ”Нижний”; 6, 7 пруды в 12 мкр. №1 и №2; 8 пруд в 14 мкр.
Результаты исследований
Пруды Ботанического сада
На территории Ботанического сада находятся два водоема: пруд Верх ний и Нижний. Они созданы в верховьях оврага Подпольщиков. Пруд Верх ний имеет округлую форму, Нижний вытянутую; верхняя часть его уз кая, нижняя расширенная, несколько изогнутая. Берега водоемов сложены суглинистым черноземом, пологие, с разнообразной древесно-кустарниковой растительностью. На мелководье хорошо развита воздушно-водная расти тельность. В течение всего сезона она преимущественно была представлена зарослями рогоза широколистного и тростника обыкновенного. Дно водое мов илистое, топкое. Грунт содержит много грубого детрита и имеет отчет ливый запах сероводорода. Особенно сильным запах был в середине лета. В центральной части прудов имеются мощные отложения черных илов.
Питаются пруды за счет грунтовых вод и поверхностного стока. Избы ток воды Верхнего пруда фильтруется через плотину в Нижний. Гидроло
196
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
гический режим относительно постоянен, амплитуда сезонных колебаний уровня воды составляла 0,5–1 м.
Антропогенное воздействие на водоемы происходит в основном благода ря непосредственной близости Московского шоссе. Со стороны этой круп ной трассы происходит сток поверхностных вод, значительная часть загряз няющих веществ попадает в пруд при прорывах коммуникаций, находящих ся рядом с автодорогой.
Химический состав и прозрачность воды
Вода как Верхнего, так и Нижнего прудов имеет слабощелочную реак цию (табл. 2), в течение сезона наблюдалась тенденция к слабому увели чению pH.
Содержание растворенного кислорода в поверхностных слоях Верхнего пруда в начале лета достигало 98%, дефицит растворенного кислорода на блюдался только в придонном слое. В Нижнем пруду дефицит кислоро да наблюдался даже в поверхностных слоях. Это может быть связано с тем, что Нижний пруд аккумулирует вещества, поступающие из Верхне го пруда. В воде Нижнего пруда отмечены более высокие концентрации неорганического азота и фосфора, значительно большая перманганатная и бихроматная окисляемость. Расход кислорода на биоразложение органики в Нижнем пруду должен быть, таким образом, значительно выше, чем в Верхнем.
Индекс БПК5 претерпевал в течение сезона значительные изменения: от 4,5 мг/л весной до 8,9 мг/л в середине лета. В прудах Ботанического сада наблюдались самые высокие значения этого индекса среди остальных водоемов.
Перманганатная окисляемость находится в пределах 12,8–14,5 мг/л (табл. 2), что соответствует значениям, известным для олиго-мезогумозных водоемов [20].
Концентрации растворенного азота и фосфора находились в пределах 0,311–1,15(N) и 0,042–0,131(P) мг/л, что по Vollenweider [21] соответствует уровню эвтрофных водоемов.
Прозрачность воды по диску Секки составляла в течение сезона от 0,8 до 1,5 м. Максимальные значения приходились на июнь (1,4 м) и октябрь (1,5 м), минимумы наблюдались в середине июля. Снижение прозрачности в середине лета было обусловлено массовым развитием в прудах однокле точных водорослей.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зоопланктона
В составе зоопланктона Верхнего пруда обнаружено 22 вида, в Ниж нем 21 вид. В прудах доминировал Eudiaptomus graciloides. По числу ви дов в сообществе преобладали коловратки, на втором месте были ветвисто
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
197
усые ракообразные (табл. 3). По численности и биомассе преобладали вес лоногие ракообразные, уступавшие остальным таксономическим группам по числу видов. Основные структурные характеристики сообществ, представ ленные в табл. 3, хорошо согласуются с данными И.Н. Андрониковой [22] для зоопланктона эвтрофных водоемов. Значения индекса видового разно образия Шеннона были самыми высокими среди исследованных водоемов.
В Верхнем пруду обнаружено 18 видов-индикаторов сапробности, в Нижнем 19. Среди них по численности и биомассе преобладали o-β-мезосапробы (56% в Верхнем, 54% в Нижнем). Средний за сезон ин декс сапробности составил для Верхнего пруда 1,59 по численности и 1,73 по биомассе; для Нижнего 1,66 по численности и 1,75 по биомассе. Воду прудов Ботанического сада можно отнести к β-олигомезосапробному клас су с колебаниями от β-мезосапробной зоны весной до β-олигомезосапробной летом и осенью.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зообентоса
Бентофауна прудов Ботанического сада насчитывает 26 видов. Макрои мезозообентос обитает в прибрежной части водоемов на глубинах, как правило, не более 1–1,5 м. Это связано с тем, что глубже находятся отложе ния черного гомогенного ила, непригодного для развития донной фауны. В пруду Нижнем илом занята большая часть дна. Зообентос представлен со обществами Viviparus viviparus + Chironomus гр. plumosus. По числу видов преобладают хирономиды, а по биомассе моллюски (табл. 4).
Значение индекса Шеннона по численности для сообществ зообентоса пруда Верхнего составило 3,71 бит/экз., для пруда нижнего 2,72 бит/экз. Олигохетный индекс для пруда Верхнего был равен 0,16, и 0,15 для пру да Нижнего. Хирономидный индекс относит водоемы к разряду умеренно загрязненных.
Характеристика токсической загрязненности
Вода Верхнего пруда Ботанического сада негативного влияния на вы живаемость дафний не оказывала. В воде, отобранной весной, наблюдалась задержка откладки яиц в выводковые камеры в среднем на 1 сутки в срав нении с контролем. В остальных случаях такой задержки не происходило. Плодовитость дафний была во всех случаях достоверно меньше, чем в кон троле.
В воде Нижнего пруда, отобранной осенью, наблюдалась гибель даф ний. К концу эксперимента смертность в неразбавленной воде достигала 60% по сравнению с контролем. В остальных случаях снижения выживае мости не наблюдалось. Вода, отобранная осенью, вызвала, кроме того, зна чительное снижение плодовитости. В неразбавленной воде, а также в воде, разбавленной на 50%, появления молоди не происходило. Плодовитость в
198
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
воде, разбавленной в 4 раза, была более чем в 10 раз ниже, чем в контро ле. Кроме того, наблюдалась задержка откладки яиц на четверо суток. В остальных случаях вода из Нижнего пруда негативного влияния на выжи ваемость не оказывала. Наблюдалось снижение плодовитости более чем в 10 раз в воде, отобранной весной. В воде, отобранной летом, достоверного снижения плодовитости не наблюдалось.
Согласно системе Л.П. Брагинского [18], подобные результаты биоте стов на дафниях говорят об олиготоксичном УТЗ для Верхнего пруда и β-мезотоксичном уровне для Нижнего.
Пруды на ул. Воронежской
Водоемы расположены в 7-м микрорайоне рядом с пересечением улиц Воронежской и Стара-Загора. Здесь находится три различных по форме и ряду других характеристик пруда, два из которых (пруды №2 и 3) со общаются друг с другом в период весеннего паводка. Берега сложены тя желым суглинком, обрывистые. В пруд №2 происходит постоянная эрозия глины в пруд, обусловленная высокой рекреационной нагрузкой на приле гающую территорию. В результате дно этого пруда в некоторых местах вблизи берега глинистое. Прибрежная растительность представлена сорно рудеральными и луговыми растениями, по берегам прудов №1 и 3 имеются заросли кустарниковых ив. Воздушно-водная растительность развита слабо, представлена преимущественно сообществами рогоза узколистного и широ колистного. Поверхность пруда №3 летом была полностью покрыта ряской малой. Дно водоемов илистое; для прудов №1 и 3, так же как и для прудов Ботанического сада, характерны глубокие отложения черных илов.
Питание прудов происходит грунтовыми водами и поверхностным сто ком с прилегающей территории. Амплитуда колебания уровня воды в те чение сезона составляла 1–1,5 м.
Антропогенное влияние на пруды обусловлено в основном стоком лив невых вод с проезжей части ул. Стара-Загора и высокой рекреационной нагрузкой на прилегающую к прудам территорию. Кроме того, на берегу пруда №2 долгое время находилась стихийно образовавшаяся свалка быто вого мусора.
Химический состав и прозрачность воды
Вода Воронежских прудов имеет слабощелочную реакцию (pH 7–7,65). Поверхностные слои дефицита растворенного кислорода не испытывали. В течение сезона концентрация кислорода колебалась в пределах 75–90%. Придонные слои прудов №1 и 3 характеризовались дефицитом кислорода в летний и осенний периоды.
Пруды характеризовались относительно невысокими по сравнению с другими водоемами индексами БПК (табл. 2). Перманганатная окисляе мость соответствует значениям, известным для олиго-мезогумозных водо емов [20]. Трофический статус водоемов по концентрации растворенного
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
199
азота и фосфора соответствует эвтрофному. По концентрации растворенно го фосфора особо выделяется пруд №2 здесь она почти в 3 раза выше, чем в остальных прудах этой группы. Причиной этого могла быть свалка бытового мусора, находившаяся до последнего времени на его берегу.
Прозрачность воды сильно различалась для разных водоемов. Наимень шей она была в пруду №2. Это связано с постоянной эрозией частиц глины в водоем. Кроме того, начиная с августа 2002 г. на нем проводились меро приятия по очистке от донных отложений, что вызвало снижение прозрач ности до 0,15–0,10 м. В остальных прудах прозрачность была значительно выше, достигая осенью в пруду №1 2,3 м, в пруду №3 1,6 м.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зоопланктона
В зоопланктоне пруда №1 обнаружено 24, пруда №2 18, пруда №3 19 видов. Во всех водоемах доминировал комплекс Termocyclops oithonoides + Asplanchna priodonta. По числу видов в сообществах преобладали коловрат ки, на втором месте были ветвистоусые ракообразные (табл. 3). По числен ности и биомассе везде преобладали веслоногие ракообразные, уступавшие остальным таксономическим группам по числу видов. Зоопланктон по так сономической структуре можно отнести к копеподно-коловраточному типу.
Основные структурные характеристики сообществ характерны для зоо планктона эвтрофных и высокоэвтрофных водоемов. В таких водоемах про исходит смена доминирующих видов в сторону мелкоразмерных фильтра торов, ведущую роль начинают приобретать коловратки [22]. Обращает на себя внимание низкая среднесезонная численность и биомасса в пруду №2 значения в 3–4 раза ниже, чем для остальных прудов. Объяснено это может быть наличием какого-то мощного фактора, вероятнее всего, присутствием в воде токсикантов.
В пруду №1 обнаружено 20, в пруду №2 14, в пруду №3 15 видов-индикаторов сапробности. По численности преобладали o-β и β-мезосапробы (74% в пруду №1, 85% в пруду №2, 74% в пруду №3). По биомассе в пруду №1 преобладали α- и β-мезосапробы (61%), в пруду №2 β-мезосапробы (57%), а в пруду №3 β-α-мезосапробы (58%). Индекс сапробности во всех водоемах снижался в течение сезона. Исключением был пруд №2, сапробность воды которого осенью заметно повысилась, достигнув весенних значений. Это может быть следствием проводившихся в начале осени мероприятий по очистке дна от отложений накопившаяся на дне органика попадала при этом в воду. Среди Воронежских прудов наименее загрязнен пруд №1, средний индекс за сезон которого составил 1,69 по численности и 1,79 по биомассе. Воду этих водоемов можно отнести к β-мезосапробному классу вод.
200
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
Характеристика качества воды по показателям сообществ зообентоса
Бентофауна Воронежских прудов насчитывает 23 вида (табл. 4). Как и в прудах Ботанического сада, зообентос обитает в прибрежной части во доемов на глубинах не более 1 м. В прудах №1 и 2 находятся полутора метровые отложения черного гомогенного ила. В этих водоемах жидким илом занята большая часть дна.
По числу видов преобладают хирономиды, а по биомассе моллюски. В зависимости от грунта по численности доминируют олигохеты или хиро номиды. Зообентос представлен сообществами Chironomus гр. plumosus + Viviparus viviparous, Viviparus viviparus + Limnodrillus hoffmeisteri.
Значения Н по численности составили для пруда №1 0,88 бит/экз., 1,39 бит/экз. для пруда №2 и 2,61 бит/экз. для пруда №3. ОИ для пруда №1 был равен 0,95, для пруда №2 составил 0,81 и для пруда №3 0,08. Хи рономидный индекс сапробности относит все водоемы к разряду умеренно загрязненных.
Характеристика токсической загрязненности
Вода прудов №1 и 3, отобранная весной и летом, негативного влияния на выживаемость дафний не оказывала. В воде, отобранной осенью из пру да №1, смертность достигала 40% по сравнению с контролем. Вода из пруда №2 оказывала летальное воздействие на дафний только весной и осенью. Смертность в неразбавленной весенней воде к концу эксперимента дости гала 80%, в осенней 20%.
В воде из всех прудов вызывала задержку откладки яиц на 1–3 суток и достоверное снижение плодовитости дафний.
Уровень токсической загрязненности, таким образом, соответствует для прудов №1 и 3 олиготоксичному, для пруда №2 β-мезотоксичному.
Пруды в 12 микрорайоне
Два пруда, далее №1 и 2, расположены в окружении жилых домов ря дом с пересечением улиц Стара-Загора и Г. Димитрова. Пруды копаные. Берега пологие, глинистые. Травянистая растительность берегов сложена немногочисленными сорно-рудеральными видами, которые ближе к воде сильно вытоптаны. По берегам пруда №1 произрастают отдельные деревья дуба черешчатого, на берегах пруда №2 произрастают ива белая и кустарни ковые ивняки. Воздушно-водная растительность пруда №1 развита крайне слабо, имеются лишь отдельные площадки зарослей рогоза широколистного и тростника обыкновенного. Растительность пруда №2 обширнее, она пред ставлена зарослями ситника болотного, рогоза узколистного, стрелолиста обыкновенного и частухи подорожниковой. Дно водоемов илистое, покры то грубым детритом растительного происхождения. Грунт пруда №2 имеет сильный запах сероводорода.
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
201
Питание водоемов осуществляется атмосферными осадками и стоком с прилегающей территории. Водный режим непостоянен, сильно зависит от погодных условий. В засушливые годы пруды полностью пересыхают.
Дно и берега водоемов замусорены. В пруд №1 происходит сток вод с проезжей части ул. Стара-Загора, к которой он прилегает. К пруду №2 вплотную прилегает гаражный массив, с территории которого в воду могут попадать загрязняющие вещества.
Химический состав и прозрачность воды
Вода имеет слабощелочную реакцию. Дефицита растворенного кисло рода не наблюдалось (табл. 2). По величине перманганатной окисляемости водоемы относятся к олигомезогумозным. Трофический статус водоемов по концентрации растворенного азота и фосфора соответствует эвтрофному.
Прозрачность воды в течение сезона существенных изменений не претер певала. Следует отметить лишь незначительное снижение ее ранней весной, что связано с поступлением в водоемы взвешенных частиц с прилегающей территории.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зоопланктона
В составе зоопланктона каждого из прудов обнаружено по 17 видов. В пруду №1 выделено сообщество Eudiaptomus graciloides, в пруду №2 Cyclops strenuus. По числу видов в прудах преобладали коловратки. По численности и биомассе значительно преобладали веслоногие (до 87% по биомассе в пруду №1). Зоопланктон по таксономической структуре мож но отнести к копеподно-кладоцерному типу. Уровень развития сообществ и их основные структурные показатели характерны для зоопланктона эв трофных водоемов.
В пруду №1 обнаружено 16 видов-индикаторов сапробности, в пруду №2 13. Среди них по численности в пруду №1 преобладали β-мезосапробы (60%), в пруду №2 β-α-мезосапробы (51%). По биомассе в пруду №1 преоб ладали β-мезосапробы, в пруду №2 β-α- и α-мезосапробы (53%). По сред несезонному значению сапробных индексов воду пруда №1 можно отнести к β-мезосапробному классу, воду пруда №2 к β-α-мезосапробному классу вод.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зообентоса
Бентофауна прудов насчитывает 12 видов. Выделены сообщества Chironomus гр. plumosus + Lymnaea stagnalis.
Значения Н составили для пруда №1 2,49 бит/экз. и 1,2 бит/экз. для пруда №2. ОИ для пруда №1 был равен 0,12 и 0,01 для пруда №2. Хиро
202
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
номидный индекс сапробности (К) относит оба водоема к разряду умеренно загрязненных.
Характеристика токсической загрязненности
Вода как пруда №1, так и пруда №2 негативного влияния на выживае мость дафний не оказывала. В неразведенной воде пруда №2 наблюдалась суточная задержка откладки яиц в выводковые камеры и незначительное, но статистически достоверное снижение плодовитости. В воде пруда №2 откладка яиц происходила в одно время с контролем. Снижения плодови тости не наблюдалось. Таким образом, УТЗ пруда №1 можно характери зовать как нетоксичный, пруда №2 как олиготоксичный.
Таблица 3 Основные структурные характеристики сообществ зоопланктона
Показатель
Navg, тыс. экз./м3 Bavg, г/м3 Nma x , тыс. экз./м3 Bmax, г/м3 Nclad :Nco p :Nrot , % Bclad :Bco p :Brot , % N3/N2 B3/B2 W, мг Hn, бит/экз Hb, бит/мг Sn Sb
Водоемы
1
2
3
4
5
6
7
8
246,6 62,7 111,2 226,5 175,2 131,9 154,1 136,1
2,1
0,4
1,3
2,5
1,7
1,2
3,1
2,1
1065,6 411,8 347,7 753,7 598,8 290,5 403,8 402,3
12,6
3,6
5,7
6,1
4,8
3,2
6,7
5,8
15:55:28 2:62:36 7:51:41 12:51:37 5:49:46 2:62:35 8:65:27 11:64:26
18:56:25 3:68:28 26:56:18 22:68:8 19:69:10 5:87:6
0,21 0,72 0,008 3,05 3,01 1,69 1,79
0,21 0,63 0,007 2,90 2,72 1,72 1,73
0,13 0,71 0,011 3,12 2,75 1,72 1,99
0,09 0,25 0,011 3,27 3,21 1,59 1,73
0,07 0,19 0,009 3,17 3,05 1,66 1,75
0,04 0,43 0,009 2,60 2,55 1,63 1,89
32:64:2 28:67:4
0,12 0,73 0,019 2,97 2,57 2,05 2,26
0,09 0,74 0,015 2,87 2,70 2,25 2,38
Примечание. Navg, Bavg средние за сезон исследований значения численности и биомассы; Nmax, Bmax максимальные значения численности и биомассы; Nclad:Ncop:Nrot,Bclad:Bcop:Brot процентное отношение численностей и биомасс основных таксономических групп (Cladocera:Copepoda:Rotatoria); N3/N2, B3/B2 отношение численностей и биомасс смежных трофических уровней; W средняя
индивидуальная масса зоопланктера для сообщества в целом; Hn,b индекс видового разнообразия Шеннона, рассчитанный по численности и биомассе;
Sn,b индекс сапробности, рассчитанный по численности и биомассе. Обозначения водоемов те же, что и в табл. 2
Пруд в 14 микрорайоне
Водоем расположен рядом с пересечением улиц Г. Димитрова и Стара Загора. Пруд копаный, очевидно, того же происхождения, что и пруды в
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
203
Таблица 4 Основные структурные характеристики сообществ зообентоса
Показатель
Navg, экз./м2 Bavg, г/м2 Nmax, экз./м2 Bmax, г/м2 Nol:Nmol:Nins, % Bol:Bmol:Bins, % H, бит/экз ОИ ХИ
1 2716 180,41 11820 235
88:3:9
0:94:5
0,88 0,89 2,6
2
1491 128,15 4560
150
Водоемы
3
4
366 7,75 1110 40
186 16,28 620
95
5
2716 180,41 2410
227
6
1105 198,20 2100
25
7
873 2,13 3100 213
80:2:18 1:1:98 10:24:76 4:15:81 32:1:67 0:19:80
2:97:1
1,39 0,80 3,9
0:81:18 0:91:8
2,61 3,71
0,05 0,11
3
2,7
0:95:4
2,18 0,03 2,5
14:21:65 0:46:53
2,49
1,2
0,12 0,11
2,5
2,4
8 2740 5,38 5260
15
97:0:2
90:5:5
0,2 0,97 2,4
Примечание. Navg, Bavg средние за сезон исследований значения численности и биомассы; Nmax, Bmax максимальные значения численности и биомассы; Nol:Nmol:Nins, Bol:Bmol:Bins процентное отношение численностей и биомасс основ ных таксономических групп (олигохеты : моллюски : насекомые); H индекс
Шеннона; ОИ олигохетный индекс Гуднайта Уитлея; ХИ хирономидный
индекс Балушкиной.
Обозначения водоемов те же, что и в табл. 2
12 микрорайоне. Берега пруда сложены смесью суглинка и строительного мусора. Травяной покров представлен сорно-рудеральными видами. На бе регу отмечены одиночные заросли клена американского. Воздушно-водная растительность отсутствует. Дно илистое, содержит много грубого детрита.
Питание осуществляется преимущественно атмосферными осадками и поверхностным стоком с прилегающей территории. Водный режим пруда непостоянен, уровень воды зависит от погодных условий. Пруд, как пра вило, высыхает полностью к концу июля.
Водоем испытывает сильное антропогенное воздействие. Происходит по стоянный сток с проезжих частей прилегающих к пруду дорог. С находя щейся выше автостоянки в пруд попадают стоки, содержащие нефтепро дукты. Дно водоема сильно замусорено.
Химический состав и прозрачность воды
Реакция воды изменялась в течение сезона от слабокислой до нейтраль ной (pH = 6,7–7,0). Дефицита растворенного кислорода как в поверхност ном, так и в придонном слое не наблюдалось (табл. 2). По величине пер манганатной окисляемости водоем относится к олигомезогумозным. Кон центрация растворенного азота была самой большой среди всех исследо ванных водоемов. Трофический статус водоемов по концентрации раство ренного азота и фосфора соответствует эвтрофному.
Прозрачность претерпевала в течение сезона значительные изменения,
204
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
от 1,4 м в начале мая до 0,1 м и менее в середине июля. Понижение про зрачности летом связано с массовым развитием одноклеточных водорослей.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зоопланктона
В составе зоопланктона обнаружено 16 видов. В сообществе доминиро вал Cyclops strenuus. По числу видов в пруду преобладали коловратки. По численности и биомассе преобладали веслоногие, на втором месте по биомассе были ветвистоусые, а по численности коловратки. Зоопланктон по таксономической структуре относится к копеподно-кладоцерному типу. Уровень развития сообщества и его основные структурные показатели ха рактерны для зоопланктона эвтрофных водоемов.
В пруду обнаружено 13 видов-индикаторов сапробности. По численно сти и биомассе преобладали β-α- и α-мезосапробы (82% по численности и 67% по биомассе). Значения индексов сапробности были самыми высокими среди других водоемов. Воду по среднесезонному значению индекса сапроб ности можно отнести к β-α-мезосапробному классу.
Характеристика качества воды по показателям сообществ зообентоса
Бентофауна пруда насчитывает 9 видов. Выделено сообщество Limnodrillus hoffmeisteri + Lymnaea stagnalis.
Значения Н составил 0,20 бит/экз. Олигохетный индекс равен 97,83. Хи рономидный индекс относит водоем к разряду умеренно загрязненных.
Характеристика токсической загрязненности
Вода из пруда в 14 микрорайоне оказала неблагоприятное влияние на выживаемость рачков. Дафнии полностью гибли к концу эксперимента в неразбавленной воде и в воде, разведенной в отношении 3:1. Наблюдалась задержка откладки яиц на трое суток в неразбавленной воде, на двое су ток в воде, разбавленной в отношениях 3:1 и 1:1. Плодовитость в нераз бавленной воде была достоверно выше, чем в контроле. Такие результаты соответствуют β-мезотоксичному УТЗ водоема.
Общая характеристика качества воды исследованных водоемов
Водоемы в целом сходны между собой по большинству химических по казателей. Так, вода всех водоемов обладает слабощелочной реакцией, близ кими величинами бихроматной и перманганатной окисляемости. Значения кислородного коэффициента в среднем также сходны. Все водоемы в тече ние сезона испытывают значительный дефицит кислорода у дна, а в сере дине лета также в поверхностных слоях. Значительные различия наблюда лись лишь по содержанию растворенного азота и фосфора.
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
205
Трофический статус всех водоемов эвтрофный. На это указывают как физико-химические (средняя за сезон прозрачность воды, содержание азота и фосфора), так и гидробиологические показатели (средняя численность и биомасса, ряд структурных показателей сообществ зоопланктона).
По степени загрязнения органическими веществами вода большинства прудов относится к β-мезосапробнму классу с небольшими колебаниями ин декса сапробности в течение сезона. Подобным же образом вода оценивает ся хирономидным индексом Балушкиной, все его значения характеризуют воду как умеренно загрязненную (табл. 4).
Значения олигохетного индекса Гуднайта Уитлея сильно различались от водоема к водоему. Соотношения олигохет с другими донными живот ными колебались в широких пределах. ОИ приобретал на разных водоемах значения от близких к нулю (очень чистая вода) до 1 (очень грязная вода). Данный индекс был признан непригодным для адекватной оценки загряз нения городских водоемов прудового типа.
При проведении токсикологических тестов на дафниях наблюдался ши рокий спектр реакций от отсутствия достоверных изменений до наруше ния репродуктивного цикла и даже 100%-й гибели рачков. Уровень токси ческой загрязненности водоемов колебался от нетоксичного и олиготоксич ного до β-мезотоксичного.
Согласно системе оценки качества вод В.Н. Жукинского и О.П. Окси юк [16], каждому показателю было присвоено значение класса качества. В табл. 5 представлены значения классов по всем используемым показате лям. Большинство показателей находятся в пределах одного либо соседних классов, что позволяет говорить о высокой точности даваемой оценки. Ка чество воды исследованных водоемов интегрально можно характеризовать следующим образом:
Пруд Ботанического сада Верхний: вода слабозагрязненная с колебани ями качества от чистой (прозрачность, pH, растворенный неорганический азот и фосфор) до умеренно загрязненной (растворенная органика, БПК).
Пруд Ботанического сада Нижний: вода умеренно загрязненная с ко лебаниями качества от чистой (прозрачность, pH) до сильнозагрязненной (бихроматная окисляемость, БПК).
Пруд Воронежский №1: вода достаточно чистая с колебаниями качества от чистой (прозрачность, pH, растворенный неорганический азот и фосфор) до умеренно загрязненной (БПК).
Пруд Воронежский №2: вода слабозагрязненная с колебаниями качества от чистой (азот и фосфор) до умеренно загрязненной (прозрачность, БПК).
Пруд Воронежский №3: вода слабозагрязненная с колебаниями качества от чистой (прозрачность, pH, растворенный азот) до умеренно загрязненной (БПК).
Пруд №1 в 12-м микрорайоне: вода преимущественно слабозагрязненная с колебаниями качества от чистой (прозрачность, pH, азот и фосфор) до умеренно загрязненной (БПК, бихроматная окисляемость).
206
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
Таблица 5 Качество воды исследованных водоемов (классы и разряды качества по системе В.Н. Жукинского
и О.П. Оксиюк [16]
Показатель
Водоемы
1
2
3
4
5
6
7
8
Прозрачность
2a
4a
2b
2a
2b
2a
2b
3b
pH
2a
2b
2a
2b
2b
2a
2a
2b
Азот неорг.
2a
2a
2a
2a
3a
2b
2b
2b
Фосфор неорг.
2b
2b
3b
2b
3b
2b
3a
3a
O2
3a
3a
3a
3a
4a
3a
3a
3a
БПК5
4a
4a
4a
4b
4b
4a
4a
4b
Перманганат-
ная окисля 3a
3b
3b
4a
4a
3b
3b
4a
емость
Бихроматная
окисляе
3a
3b
3b
4a
4b
4a
4a
4a
мость
S
3a
3a
3a
3a
3a
3a
3b
3b
ХИ
3
3
3
3
3
3
3
3
УТЗ
2
3
3
3
3
2
3
3
Примечание. Обозначения водоемов те же, что и в табл. 2
Пруд №2 в 12-м микрорайоне: вода слабозагрязненная с колебаниями качества от чистой (прозрачность, pH, растворенный азот) до умеренно за грязненной (БПК, бихроматная окисляемость).
Пруд в 14-м микрорайоне: вода умеренно загрязненная с колебаниями качества от чистой (pH, растворенный азот) до сильнозагрязненной (БПК).
Литература
[1] Матвеев В.И., Гейхман Т.В., Соловьева В.В. Самарские пруды как объ ект ботанических экскурсий. Самара: Изд-во Самарского педагогиче ского ун-та, 1995. 44 с.
[2] Ясюк В.П. Малакофауна прудов города Самары // Материалы юби лейной научной конференции ”Самарский край в истории России”. Са мара, 1996. С. 284–286.
[3] Герасимов Ю.Л., Сятищев А.Н. Динамика популяций планктонных ра кообразных прудов ботанического сада г. Самары в 1998–2000 гг. // Известия Самарского научного центра РАН. 2001. Т3. №2. С. 303–309.
[4] Герасимов Ю.Л., Филиппов Н.А., Вдовин В.Г. Исследования качества воды в прудах г. Самара // Исследования в области архитектуры, стро
Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары
207
ительства и охраны окружающей среды. Материалы областной 55-й науч.-техн. конф. Самара, 1998. С. 18–19.
[5] Герасимов Ю.Л., Маслов С.К., Вдовин В.Г. Выживаемость и размно жение Daphnia magna Straus в воде из озера на пересечении улиц Во ронежской и Стара-Загора в г. Самаре // Сб. тез. и статей 25 итоговой науч.-практ. конф. науч.-пед. состава СВМИ. Самара, 2002. С. 139–140.
[6] Строганов Н.С. Методика определения токсичности водной среды // Методики биологических исследований по водной токсикологии / Под ред. Н.С. Строганова М.: Наука, 1971. С. 14–60.
[7] Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных эко систем / Под ред. проф. В.А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.
[8] Балушкина Е.Б., Винберг Г.Г. Зависимость между массой и длиной тела у планктонных животных // Экспериментальные исследования биологических основ продуцирования озер. Л., 1978. С. 58–72.
[9] Броцкая В. А., Зенкевич Л. А. Количественный учет донной фауны Баренцева моря // Тр. НИИ морского рыбного хозяйства и океаногра фии. 1939. Т. 4. С. 5–126.
[10] Pantle R., Buck H. Die biologische Uberwachung der Gewasser und die Darstellung der ErgebnisseGas- u. Wasserfach, 1955. S. 604.
[11] Sladecek V. System of water quality from biological point of view Ergeb. Limnol, 1973. Bd. 7. S. 1–218.
[12] Унифицированные методы исследования качества вод. Часть III. Ме тоды биологического анализа вод. Приложение 2. Атлас сапробных ор ганизмов. М.: Секретариат СЭВ, 1987. 227 с.
[13] Балушкина Е.В. Функциональное значение личинок хирономид в кон тинентальных водоемах. Л.: Наука, Ленингр. отд-е, 1987. 179 с.
[14] Жукинский В.Н., Оксиюк О.П., Олейник Г.Н. Критерии комплексной оценки качества поверхностных пресных вод // Самоочищение и био индикация загрязненных вод. М.: Гидрометеоиздат, 1980. С. 57–63.
[15] Жукинский В.Н., Оксиюк О.П., Олейник Г.Н. Принципы и опыт по строения экологической классификации качества поверхностных вод су ши // Гидробиол. журн., 1981. №2. С. 38–49.
[16] Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., Брагинский Л.П. Комплексная эколо гическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидро биол. журн., 1993. №4. С. 62–76.
[17] Брагинский Л.П. Некоторые принципы классификации пресноводных экосистем по уровням токсической загрязненности // Гидробиол. журн., 1985. №6. С. 65–74.
[18] Брагинский Л.П., Комаровский Ф.Я., Щербань Э.П. и др. Эколого-ток сикологическая ситуация в водной среде (основные принципы оценки и прогнозирования) // Гидробиол. журн., 1989. №6. С. 91–101.
208
А.В. Синицкий, Е.В. Захаров, Ю.Л. Герасимов
[19] Брагинский Л.П. Методологические аспекты токсикологического биоте стирования на Daphnia magna Str. и других ветвистоусых ракообраз ных (критический обзор) // Гидробиол. журн., 2000. №5. С. 50–70.
[20] Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука, 1984. 207 с.
[21] Vollenweider R. A. Das Nahrstoffbelastungsprozess stehender Gewasser und Talsperren Ztschr. Wasser- und Abwasserforsch.
[22] Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация зоопланк тона озерных экосистем разных трофических типов. СПб.: Наука, 1996. 190 с.
Поступила в редакцию 22/X/2003; в окончательном варианте 22/X/2003.
CURRENT ECOLOGICAL CONDITION OF SAMARA URBAN PONDS3
c 2002 A.V. Sinitsky, E.V. Zakharov, Y.L. Gerasimov4 Complex characteristics of ecological condition of 8 urban ponds hav ing an important significance for recreation, is presented. Estimations are obtained by hydrologic, hydrochemical data, according to condition of benthos and plankton communities and also the results of toxic tests using Daphnia magna. The majority of ponds are rated as gently impure.
Paper received 22/X/2003; Paper accepted 22/X/2003.
3Communicated by Dr. Sci. (Biology) Prof. N.M. Matveyev. 4Sinitsky Andrey Viktorovich, Zakharov Evgeny Valerievich, Gerasimov Yury Leonidovich, Dept. of Zoology, Samara State University, Samara, 443011, Russia.