Характеристика современного состояния водных экосистем Северо¬Казахстанской области (Республика Казахстан) по макрофитам

Цель данной работы - охарактеризовать современное состояние некоторых водоемов, расположенных на территории Северо-Казахстанской области методами биоиндикации с использованием макрофитов.

Для выполнения работы в составе комплексной экспедиции ИВЭП СО РАН в 2009 - 2010 гг. были исследованы 16 озер Северо-Казахстанской области. Все озера находились вблизи населенных пунктов и в той или иной степени испытывали антропогенную нагрузку. Работы были выполнены в рамках договора между РГКП «Северо-Казахстанский государственный университет им. М. Козыбаева МОН РК» и Институтом водных и экологических проблем СО РАН. Исследования высшей водной растительности на озерах проводили стандартными методами, оценку продуктивности фитоценозов проводили по биомассе доминирующих видов (в работе значения биомассы приведены в воздушно-сухом весе) [6, 7, 8]. Для уточнения распространения отдельных видов растений по региону использованы литературные данные [9].

По происхождению исследованные озера можно разделить на несколько групп: 1). Суффозионно-просадочные, «степные блюдца», пересыхающие летом и временно трансформирующиеся в луга или осоковые кочкарники (Ближнее Долгое); 2). Тектонические (Большой Тарангул, Имантау, Улыколь); 3). Гидрогенные: пойменные (озера поймы р. Ишим - Аралькино, Кубыш, Полонское, Рявкино, Ситово), озера надпойменных террас долины р. Ишим (Горькое, Лебяжье, Пестрое, Полковниково), озера долин исчезнувших рек Камышловки и Суери (Улькенжарма, Узынколь, Питное). Практически все озера бессточны, их уровенный режим значительно меняется в сезонном, годовом и многолетнем аспектах, что характерно для аридных и семиаридных областей [10].

Площадь акватории исследованных озер колеблется от 0,1 до 48,9 км², преобладают очень малые и малые озера (табл. 1). Форма озерных котловин простая - округлая или несколько вытянутая с ровной береговой линией и пологой литоралью. Донные отложения разнообразны: от очень рыхлых черных илов с массой детрита и запахом сероводорода, до вязких плотных глинисто-илистых отложений. Редко встречаются озера с твердыми донными отложениями (песчаными, каменистыми), но в центральной части их акватории в области максимальных глубин дно илистое (Имантау, Питное).

Таблица 1

*- данные по площади зеркала и максимальной глубине приведены по: [9].

По минерализации воды озера относятся к пресным и солоноватым (по классификации [11]), по ионному составу, по классификации [12], преобладают гидрокарбонатно-натриевые (Аралькино, Ближнее Долгое, Полковниково, Полонское, Рявкино, Узынколь, Улыколь) и хлоридно-натриевые (Большой Тарангул, Имантау, Горькое, Лебяжье, Пестрое, Питное, Ситово, Улькен Жарма). Активная реакция среды (рН) 7,35-9,3 колеблется от нейтральной до слабо щелочной [13].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В составе флоры исследованных озер отмечено 64 вида растений из 40 родов, 28 семейств и 4 отделов. Низшие растения представлены харовыми водорослями и зеленой нитчатой водорослью Cladophora glomerata, высшие - папоротниками (Thelypteris palustris) и покрытосеменными растениями (61 вид). Максимальное число видов отмечено в семействах рдестовых (11 видов), осоковых (9 видов) и злаковых (5 видов). Такой набор доминирующих семейств характерен для водоемов данной территории [14, 15], Западно-Казахстанской степной провинции [16] и озер Обь-Иртышского междуречья [17],

Исследованные озера различаются не только по морфометрическим, гидрологическим и гидрохимическим характеристикам, но и по видовому разнообразию, степени зарастания и продуктивности фитоценозов. Относительно высокие показатели отмечены в малых мелководных пойменных водоемах, многие из которых используются в хозяйственно-бытовых целях и испытывают значительную антропогенную нагрузку.

Озеро Аралькино (Кызылжарский район) расположено в пойме р. Ишим. Озеро - «макрофитного» типа, площадь зарастания - 80-85 %. Видовое разнообразие для такого небольшого водоема - высокое: 20 видов. Полупогруженная растительность, представлена сообществами частухи подорожниковой (Alisma plantago-aquatica), стрелолиста стрелолистного (Sagittaria sagittifolia), сусака зонтичного (Butomus umbellatus) и рогоза узколистного (Typha angustifolia), занимающими значительную часть прибрежной литорали. В центральной части озера доминируют роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum), различные виды рдестов пронзеннолистный, гребенчатый (Potamogeton perfoliatus, P. pectinatus), часто встречаются уруть сибирская (Miriophyllum sibiricum) и пузырчатка обыкновенная (Utricularia vulgarus). На отдельных участках распространены кубышка желтая (Nuphar lutea), кувшинка белая (Nymphae candida), телорез алоэвидный (Stratiotes aloides). Численность в сообществах телореза - 8 экз./м², биомасса 280 г/м². В толще воды широко распространена ряска тройчатая (Lemna trisulca). Большинство доминирующих на озере видов, являются индикаторами высокой трофности, что позволяет отнести данное озеро к эвтрофным водоемам.

Озеро Ближнее Долгое (Мамлютский район) имеет суффозионно-просадочное происхождение.. Акватория водоема более чем на 50 % заросла погруженной и полупогруженной растительностью. Свободна от растительности только центральная часть озера. Доминирует телорез с проективным покрытием до 80-100 %, На небольшой глубине обширные заросли образует водяная чума-элодея (Elodea canadensis), рдесты блестящий, длиннейший (Potamogeton lucens, P. praelongus), роголистник полупогруженный (Ceratophyllum submersum), изредка встречается уруть сибирская. Полупогруженная растительность, образующая бордюр шириной около 10 м вдоль берегов озера, представлена сообществами тростника (Phragmites australis) и рогоза узколистного. Численность в погруженных сообществах телореза на торфосапропели составляет 20 экз./м², биомасса - 256 г/м², в полупогруженных (рогоза узколистного) на торфе - 28 экз./м² и 560 г/м² соответственно. Большинство доминирующих видов, являются индикаторами высокой трофности, что также позволяет отнести данное озеро, как и Аралькино, к эвтрофным водоемам.

Озеро Полонское (Исильский район) расположено в пойме р. Ишим и является, вероятно, бывшим рукавом реки. Тип зарастания - бордюрно-займищный. Акватория водоема обильно заросла погруженной растительностью. Доминируют рдесты пронзеннолистный и гребенчатый, роголистник погруженный. На отдельных участках отмечено массовое развитие водяной чумы - элодеи канадской, шелковника (Batrachium circinatum), телореза, хары (Chara sp.). На поверхности воды пятнами встречаются нимфейные: кубышка желтая, кувшинка белая, в толще воды широко распространена ряска тройчатая. Вдоль практически всех берегов водоема бордюр шириной до 20 м образует рогоз узколистный, ценозы которого при невысокой численности (28 экз./м²) достаточно продуктивны, биомасса - 1000 г/м². Состав доминирующих видов, продуктивность сообществ и площадь зарастания характеризуют озеро как высоко эвтрофный водоем.

Озеро Рявкино (район Макжана Жумабаева) - пойменный водоем. Из всех исследованных озер, на озере Рявкино отмечено максимальное видовое разнообразие макрофитов - 24 вида из 15 семейств. Тип зарастания - сплавинно-займищный. Акватория примерно на 40 % покрыта сплавинами из тростника, камыша (Scirpus tabernaemontani) осок (Carex) и других гидрофильных трав. Изредка встречается рогоз узколистный. Участки открытой воды между сплавинами на 80-90 % заросли роголистником погруженным и телорезом с ряской тройчатой в толще воды и мнокоренником (Spirodela polyrhiza.) на поверхности, в затишных местах среди тростника широко распространен водокрас (Hydrocharis morsus-ranae). Общая площадь зарастания озера - около 70 %. Численность в сообществах полупогруженной растительности колеблется в пределах 212 экз./м² (тростник) - 524 экз./м² (камыш), биомасса 2120 и 600 г/м² соответственно. В сообществах роголистника проективное покрытие достигает почти 100%, плотность травостоя до 60 экз./м², а биомасса 112 г/м². По наличию доминирующих индикаторных видов и продуктивности - это высокотрофный водоем.

Озеро Улыколь (Целинный район) имеет тектоническое происхождение. С юго-восточной стороны озера заросли полупогруженной растительности (тростника, камыша, рогоза, сусака зонтичного, ежеголовника) простираются от с. Старобелки до северо-восточного его окончания и имеют ширину несколько сотен метров. Практически проходы к озеру здесь отсутствуют. Численность в тростниках составляет 36 экз./м², биомасса 112 г/м². Вдоль тростников отмечены пятна рдеста блестящего с проективным покрытием от 30 до 80 %, численностью 24 экз./м² и высокой биомассой 328 г/м². Ближе к берегу на глубине около 2 м встречаются отдельные экземпляры рдеста гребенчатого, роголистника погруженного, урути колосистой (M. spicatum). Тип зарастания озера - бордюрный Общая площадь зарастания озера жесткой растительностью около 5 %, мягкой 2-3 %.

Озеро Имантау (Айыртауский район) тектонического происхождения. Вдоль северной части побережья сообщества тростника образуют полосы шириной 50-200 м на глубинах до 3 м, вдоль южного и западного берегов на расстоянии около 5 м от берега - шириной 10-13 метров с проективным покрытием 65-70 %. На мелководье у берегов распространены осоковые, ряска малая, пузырчатка обыкновенная, на акватории -роголистник погруженный и рдест гребенчатый. Численность в тростниках составляет 48 экз./м², биомасса 480 г/м². Тип зарастания - бордюрный. Общая площадь зарастания не превышает 5 %.

Озеро Горькое (Жамбыльский район) по происхождению относится к озерам надпойменных террас. Видовое разнообразие макрофитов очень низкое, отмечено всего 3 вида. Восточный берег на глубине до 1,5 м зарос широкими полосами тростника (шириной до 10 м). Вдоль бордюра из тростника, как со стороны берега, так со стороны открытой воды образует заросли рдест гребенчатый. Ближе к берегу на глубине от 0,4 до 0,6 м отмечены сообщества рдеста пронзеннолистного. Численность в сообществах рдестов колеблется в интервале от 92 до 220 экз./м², биомасса 176-280 г/м².

Озеро Кубыш (Исильский район) - пойменный водоем, испытывающий высокую биогенную нагрузку. Погруженная растительность представлена сообществами рдестов пронзеннолистного и гребенчатого, урути сибирской и роголистника погруженного, обильно переплетенных кладофорой. В целом, растительность на озере находится в угнетенном состоянии, о чем свидетельствует преобладание маловидовых семейств и уродлиость форм полупогруженных видов.

Озеро Лебяжье (Кызылжарский район) расположено в 2 км севернее с. Соколовки и по происхождению относится к озерам надпойменных террас. Водосбор почти полностью (84%) распахан [9]. Озеро заросло тростником, распространяющимся от берега на 50-300 м. Плотность травостоя в тростниках -около 70 экз./м² , биомасса - 7924 г/ м². В открытой воде встречаются рдесты пронзеннолистный и гребенчатый. Общая площадь зарастания около 15%.

Озеро Пестрое (Кызылжарский район) находится в городской черте Петропавловска и соединяется с Ишимом длинным и узким ручьем. На озере доминируют сообщества тростника, нешироким кольцом окаймляющие озеро при проективном покрытии около 65 %, численности 204 экз./м² и биомассе 1120 г/м². Реже встречается рогоз узколистный по продуктивности его заросли рогоза почти не уступают тростниковым (1096 г/м²). В литорали распространена уруть сибирская (численность 92 экз./м², биомасса - 104 г/м²). Площадь зарастания 15 - 17%.

Озеро Питное (Миролюбовское) (Жамбыльский район) расположено с северной стороны одноименного села. В озере отмечено 9 видов растений. Доминируют рдест пронзеннолистный, образующий полосы вдоль северного берега шириной около 5 м, отдельными пятнами встречаются рдесты гребенчатый и курчавый, а на мелководье у берега - рдест Берхтольда (P. berchtoldii). Ближе к середине озера небольшие острова образует тростник, плотность травостоя - 76 экз./м², биомасса - 736 г/м² . В толще воды обильна ряска тройчатая. Общая площадь зарастания, по данным Ю.М. Коломина [9] - около 40 %.

Озеро Полковниково (Кызылжарский район) расположено в 2,5 км севернее с. Вагулино. Преобладающая часть водосбора распахана [9]. Тип зарастания - бордюрный. Бордюр, шириной от 10 до 30 м, образован тростником с примесью рогоза узколистного и камыша Табернемонтана. Численность и биомасса в тростниках - 160 экз./м² и 1584 г/м² соответственно, в рогозах - 44-56 экз./м² и 848-2272 г/м² соответственно. На озере обильно развивается кладофора. В целом степень зарастания озера составляет около 20-25 %. Озеро высокопродуктивно и относится к эвтрофным водоемам.

Озеро Ситово (Кызылжарский район) находится в пойме реки Ишим в районе п. Боголюбово. более чем на 40% заросло макрофитами особенно в юго-восточной и центральной частях. Тип зарастания - массивно-зарослевый. Практически вся акватория водоема заросла урутью сибирской и шелковником (Batrachium circinatum). Численность в сообществах урути достигает 104 экз./м², биомасса - 448 г/м². Широко распространены также элодея канадская и хара. В толще воды обильна ряска тройчатая. Рогоз узколистный и тростник, растущие в прибрежной литорали, образуют низкопродуктивные сообщества биомасса рогоза - 616 г/м², тростника - 800 г/м².

Озеро Узынкель (Тимирязевский район) расположено в окр. с. Дмитриевка и используется в хозяйственно-бытовых целях. Степень зарастания - более 80%. Тип зарастания - массивно-зарослевый. Тростник и рогоз узколистный занимают центральную часть водоема, в прибрежной литорали обширные заросли образуют занникелия (Zannichelia palustris), рдесты гребенчатый и маленький (P. pusillus), биомасса последнего достигает 952 г/м². Широко распространена кладофора скученная.

Озеро Улькенжарма (Акаинский район). Озеро на 30 % заросло тростниковыми сплавинными островами. Общая площадь зарастания озера составляет около 50 %. Численность тростника достигает 188 экз./м², биомасса - 816 г/м². Вдоль тростника встречается рдест пронзеннолистный (численность в сообществах 128 экз./м², биомасса - 136 г/м²), уруть сибирская, плотность и продуктивность зарослей которой составляет -480 экз./м² и 344 г/м² соответственно.

Озеро Большой Тарангул (Исильский район) расположено в древней долине Камышловского лога и имеет тектоническое происхождение. Основной ценозообразователь - тростник, который образует бордюр шириной от 50 до 250 м с проективным покрытием около 60% вдоль практически всех берегов водоема. Погруженная растительность представлена сообществами рдестов пронзеннолистного, гребенчатого, курчавого и урути сибирской, ряска тройчатая. Вдоль тростниковых зарослей со стороны воды отдельные пятна образует горец земноводный (Persicaria amphibia). Площадь зарастания озера в целом составляет 20-25 %. Численность в сообществах тростника - 52 экз./м², биомасса 272 г/м².

ВЫВОДЫ

Таким образом, растительный покров исследованных водоемов неоднороден. Видовое разнообразие колеблется от 3 до 24 видов на озеро. Наибольшее число видов отмечено в водоемах имеющих гидрогенное происхождение, небольшие глубины и донные отложения, содержащие большое количество органического вещества.

На большинстве озер доминируют виды, являющиеся индикаторами органического загрязнения -рдесты пронзеннолистный и гребенчатый, роголистник погруженный, телорез алоэвидный, ряска тройчатая. Массовое развитие на некоторых озерах получила водяная чума - элодея канадская, являющаяся инвазийныи видом.

Площадь зарастания водоемов составляет от 5 до 85%. Наиболее заросшие водоемы Аралькино, Полонское, Рявкино имеют, как правило, и максимальное видовое разннобразие. Исключение составляет озеро Узынколь, водные фитоценозы в котором находятся, вероятно, уже в стадии деградации.

Как степень зарастания, видовое разнообразие и доминирование видов- индикаторов органического загрязнения, так и продуктивность растительных сообществ, свидетельствуют о неблагополучном состоянии большинства исследованных водоемов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Давыдов Л.К. Гидрография СССР (воды суши). Ч. 2. Гидрография районов. - Л.: ЛГУ, 1955. - 600 с.
2. Поползин А.Г. Озера Обь-Иртышского бассейна (Зональная комплексная характеристика). - Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1967. -   350 с.
3. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды СКО // Официальный сайт управления природных ресурсов и регулирования природопользования Северо-Казахстанской области [электронный ресурс] 
4. Блинова И.Н. Макрофиты в системе биомониторинга качества поверхностных вод Эстонии. - Автореф. Дис. .канд.географ.наук. -Москва, 1994. - 22 с.
5. Петров С.С. Эколого-фитоценотический анализ и индикационное значение сообществ макрофитов водоемов бассейна реки Белой. -Автореф. Дис. .канд.биол.наук. - Днепропетровск, 1992. - 17 с.
6. Белавская А. П. К методике изучения водной растительности. // Бот. журнал. 1979. Т. 64, № 1. С. 32-41.
7. Катанская В. М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения. - Л.: Наука, 1981. - 188 с.
8. Папченков В.Г. Продукция макрофитов вод и методы ее изучения // Гидроботаника: методология и методы: Материалы Школы по гидроботанике. - Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. - С.137-145.
9. Коломин Ю.М. Озера Северо - Казахстанской области. - Петропавловск, 2004. - 106 с.
10. Поползин А.Г. Зональная типология озер юга Обь-Иртышского бассейна // Вопросы гидрологии Западной Сибири. - Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1965а. - С. 13-42..
11. Оксиюк О.П., Жукинскии В.Н., Брагинский П.Н. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши// Гидробиол. журнал. - 1993. - Т.29, №4. - С. 62-76.
12. Алекин О. А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1953. - С. 109.
13. Долматова Л.А. Особенности гидрохимического режима среднего течения р. Ишим и озер его бассейна // Мир науки, культуры, образования, 2011. - № 1. - С. 347-351.
14. Катанская В. М. Растительность степных озер Северного Казахстана и сопредельных территорий // Озера семиаридной зоны СССР. Л.: Наука, 1970. С. 92—135
15. Свириденко, Б.Ф. Водные макрофиты Северо-Казахстанской и Кустанайской областей (видовой состав, экология, продуктивность). -Автореф. Дис. .канд.биол.наук. - Томск, 1987. - 17 с.
16. Шадрина, Н. В. Флора водоемов Западно-Казахстанской степной провинции: Автореф. дис. . канд. биол. наук Текст. / Н. В. Шадрина.-   Казахстан, Алматы, 2007. - 22 с.
17. Зарубина Е.Ю., Соколова М.И., Гаськов Д. Ю. Состав и структура флоры разнотипных озер степной и лесостепной зон Обь-Иртышского междуречья (В пределах Алтайского края) // Мир науки, культуры и образования -2009, №7(19)