Глава 1. Эвтрофирование озер и водохранилищ (стр. 6 )

Трофический статус водоемов нередко оценивается по состоянию фитопланктона. Действительно, между биогенной нагрузкой и количественным развитием фитопланктона (его продукцией, биомассой, содержанием хлорофилла в воде) для большинства исследованных озер и водохранилищ найдена прямая связь. Однако, связь эта нарушается в водоемах, сильно зарастающих погруженными макрофитами, в так называемых “макрофитных” экосистемах, где основными продуцентами являются высшие растения. В таких водоемах при возрастании биогенной нагрузки может не наблюдаться усиления развития фитопланктона и снижения прозрачности воды. Причина такого развития событий - связывание биогенов в тканях макрофитов, в которых кроме того может откладываться избыточный их запас, не используемый для дальнейшего продуцирования органического вещества ни самими макрофитами, ни фитопланктоном [Покровская и др., 1983]. В этих озерах усиление антропогенного эвтрофирования проявляется в сукцессии макрофитов. Свидетельством приближения критического уровня нагрузки является массовое развитие нитчатых водорослей. Дальнейшее возрастание эвтрофирующего воздействия приводит к срыву макрофитной экосистемы, резкой активизации фитопланктона и переходу экосистемы к обычному фитопланктонному типу. При нарастании эвтрофирующего воздействия происходят закономерные изменения в видовом составе макрофитов (главным образом, погруженных) и в степени зарастания водоемов [Olhe, 1958, Гигевич, 1991]. В олиготрофных и слабоминерализованных водоемах с прозрачной водой среди погруженных макрофитов господствуют низкорослые растения: мхи, ивоэтиды (полушниковые), при более высокой минерализации - харовые водоросли.

При умеренном возрастании трофии, в мезотрофных озерах биомасса погруженной растительности и занимаемые ею площади максимальны, видовой состав их здесь наиболее богат, преобладают высокорослые элодеиды (элодея, роголистник, лютик, уруть, широколистные рдесты), вытесняющие низкорослые харовые водоросли (например, в озере Нарочь). Некоторые высокорослые виды харовых водорослей более устойчивы к повышению уровня трофии.

В целом можно согласиться с мнением, что макрофиты мало пригодны для экспресс-анализа состояния водоемов, но могут быть очень полезны для целей мониторинга или при сравнении трофического статуса разных озер. [Доценко и др., 1991].

Степень покрытости водоема макрофитами. Связь этого показателя с процессами эвтрофирования несомненна, однако, его эффективность при оценке трофического состояния зависит от особенностей морфометрических характеристик водоема, прежде всего, площади мелководий.

Помимо индикаторных организмов для оценки трофического состояния водоемов используются различные соотношения биологических показателей, например, отношение бактериопланктона к фитопланктону и др., которые отражают изменения в экосистеме водоема при ее эвтрофировании. В частности, известная реакция в изменениях зоопланктонного сообщества при повышение трофии позволяет считать хорошим индикатором соотношение мелких и крупных форм зоопланктона, а также соотношение рачкового планктона и коловраток в водоеме. В этом случае указанные соотношения отражают изменения пищевых связей в экосистеме при повышении ее трофии.

2. Гидрохимические показатели

Поступление биогенных веществ в водоем. Величина нагрузки водоема биогенными веществами – один из главных параметров распространенных балансовых моделей эвтрофирования. Существует, однако, одна труднопреодолимая проблема при использовании этого показателя – необходимость разделения биогенной нагрузки на внешнюю (водосборную) и внутреннюю (водоемную). Это можно сделать только на основе специальных исследований роли внутриводоемных источников биогенных веществ в общем их круговороте в водоеме.

Концентрация биогенных веществ. Содержание в воде водоемов биогенных веществ, в первую очередь общего содержания фосфора и азота, представляется очень эффективным показателем трофического состояния водоемов. Практически любое лимнологическое обследование водоема начинается с определения уровня содержания биогенных веществ в воде водоема. Классификации трофического состояния по содержанию общего фосфора представлены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Классификации типов водоемов по содержанию общего фосфора (мкг/л)

Классификации	УО	О	М	Э	ГЭ
Vollenveider (1979)		<8	8-27.6	27.6-84.4
Милиус, Кываск, (1979)		<10	10-33	34-87
ОЕРК (1982) сред	<4	<10	10-35	35-100	>100
ОЕРК (1982) макс	<2.5	2.5-8	8-25	25-75	>75
Meybeck (1989)	4	10	10-35	35-100
Wetzel (1975)	1-5	5-10	10-30	>30
Lee (1970)		<5	5-10	10-30
Uttomark (1975)		<8	12-27	>30
U. S.-EPA-NES (1974)		<10	10-20	>20
Forsberg (1980)		<15	15-25	25-100	>100
Hackanson (1991)		<5	5-20	20-100	>100

Нередко в литературе встречается мнение, что при концентрациях фосфатов менее 10 мкг/л и минерального азота менее 0.3 мг/л водоем не цветет [Мусатов, 1981, Скопинцев, 1979]. Однако, многочисленные исследования показали, что зависимость между концентрациями биогенных веществ и величиной первичной продукции имеет невысокий коэффициент корреляции, что вынуждает весьма осторожно относиться к этим критериям.

Скорость потребления кислорода в гиполимнионе (ПКГ). Этот индикатор применяется для оценки трофического состояния стратифицированных водоемов и основан на том, что при развитии эвтрофирования и увеличения количества органического вещества в водоеме, пропорционально увеличивается потребление кислорода на разложение этих веществ в глубинных слоях водоема. Еще в 1938 году Хатчинсоном были предложены критерии этого показателя для разных по трофности водоемов: олиготрофные – 250 мг/м3 сут, мезотрофные - 250-500 г/м3 сут, эвтрофные – более 500 кг/м3 сут. [Hutchinson, 1938].

Дальнейшие исследования, проведенные с использованием данных мониторинга и специально спланированных наблюдений в озерах Сев. Америки позволили прояснить ряд вопросов, связанных с процессом ПКГ озер и показать ошибочность использования жестких критериев трофического состояния по этому показателю, рекомендованных Мортимером и Дж. Хатчинсоном. Этими исследованиями было установлено, что, во-первых, ПКГ зависит от толщины гиполимниона, т. е. от морфометрических характеристик водоема; во-вторых, при оценке ПКГ, как процесса биохимической природы, нельзя игнорировать влияние температуры воды, которая в гиполимнионах озер варьирует достаточно широко; в-третьих, предположение Хатчинсона о постоянстве доли осаждающегося органического вещества в различных озерах не соответствует реальным условиям в озерах. М. Чарльтоном, Р. Корнетом и Ф. Риглером, В. Уокером были предложены эмпирические формулы для расчета ПКГ в зависимости от перечисленных выше неучтенных Хатчинсоном факторов, которые показали хорошее соответствие рассчитываемых и наблюдаемых значений. [Cornett, Rigler, 1979, Charlton, 1980, Walker, 1979]

3. Физические показатели.

Из физических показателей при оценке эвтрофирования учитывается лишь прозрачность воды, определяемая по глубине видимости диска Секки. Это наиболее широко используемый из-за простоты метод приближенной оценки состояния водоема. Классификации по этому показателю не менее многочисленны, чем по биологическим показателям, а первая классификация водоемов по прозрачности появилась еще в 1931 году (табл. 1.5)

Таблица 1.5

Классификации типов водоемов по величине прозрачности воды (м).

Классификация	Тип водоема
УО	О	ОМ	М	МЭ	Э	ГЭ
Lonnerblad (1931)		>4		2-3		<1
Aberg, Rhode (1942)		>5		3-5		<3
Alm (1960)		>5		2-5		<2
Китаев (1984)		4-8		1-4		<1
Vollenweider-Kerekes (1980)		9.9		2.4-4.2		<1
Henderson-Sellers (1984)		>6		3-6		<3
Романенко (1985)		6-12	3-6	3-1.5	0.8-1.5	0.3-0.8
ОЕРК (1982) Сред	>12	6-12		3-6		1.5-3	<1.5
ОЕРК (1982) Миним.	>6	3-6		1.5-3		0.7-1.5	<0.7
Uttomark (1975)		>4.5		2.4-4.5		<2.4
Meybek et al. (1979)	>12	6-12		3-6		1.5-3	<1.5
Hackanson (1991)		>6		3-6		1-4	<
Jones, Lee (1982)		>4.6		2.4-4.6		<2.4

Многочисленные связи между прозрачностью воды и биологическими показателями трофности проанализированы [Мусатов, 2001]. При одинаковой структуре формул этих связей