ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ БЕЛАЯ (РЕСПУБЛИКА БАШКОРТОСТАН) В РАЙОНЕ ГОРОДА СТЕРЛИТАМАК
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ БЕЛАЯ (РЕСПУБЛИКА БАШКОРТОСТАН) В РАЙОНЕ ГОРОДА СТЕРЛИТАМАК
Аннотация
В статье приводится анализ перспективы использования водных макрофитов в ходе мониторинга качества воды в реке Белая в районе города Стерлитамак. Показатели постоянства Sagittaria sagittifolia, Butomus umbellatus, Elodea canadensis, Najas marina, Potamogeton natans, Potamogeton perfoliatus, Potamogeton crispus, Stuckenia pectinate, Myriophyllum spicatum, Lemna minor, Spirodela polyrhiza и Ceratophyllum demersum изучаются в местах расположения государственных водных постов на реке Белая в районе города Стерлитамак в летние месяцы с 2005 по 2022 годы. За данный период времени изучена динамика показателей встречаемости вышеуказанной высшей водной растительности. Рассчитаны корреляционно-регрессионные модели связи показателей встречаемости макрофитов с содержанием гидрохимических поллютантов (соединений Mn, Ni и Fe, нефтепродуктов, C6H6O, NH4NO3, Cu, Zn, SO4²⁻, Cl-, H4N2O3), сведения о которых ежегодно публикуются в Государственных докладах «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан». Систематический анализ наличия водных макрофитов и использование их в качестве биоиндикаторов в ходе экологического мониторинга позволит выявлять наиболее опасные для водной биоты поллютанты и оценивать состояние реки Белая в южном промрайоне Республики Башкортостан с экосистемной позиции.
1. Введение
В настоящее время экологическая оценка качества поверхностных вод осуществляется в основном физико-химическими методами анализа. Но эта методология не даёт характеристику вредоностного влияния ксенобиотиков на биологические составляющие водных экосистем. Решить эту проблему можно применением в системе экологического мониторинга методов биоиндикации . Один из наиболее важных биокомпонентов в водоёмах – макрофиты, которые тесно связаны с гидрологией и морфометрией водоёма, химизмом воды, наличием донных отложений и рядом других факторов . Как считают А.П. Лактионов с соавт. – «именно изменение гидрологического режима в долине Нижней Волги и другая не сознательная деятельность человека создает неблагоприятные условия для существования локальных эндемичных видов долины Нижней Волги». Ранее А.П. Лактионов, Е.В. Мавродиев указывают, что «речь, таким образом, может идти о существенной недооценке разнообразия не только волжской флоры, но, в конечном счете, и в целом флоры России и сопредельных государств».
2. Методика проведения работы
Встречаемость представителей высшей водной растительности (далее ВВР) ведётся с 2005 года по настоящее время в июле – августе в местах нахождения государственных водопостов на реке Белая выше (фоновый створ) и ниже (контрольный створ) сбросов сточных вод Стерлитамакского промузла. Виды ВВР определяются в полевых условиях по . Сверка их латинских названий в ходе камеральной обработки проводилась по . В ходе исследований было использовано 2 вида Nymphaeids (ризофиты с плавающими на поверхности воды листьями), 7 видов Elodeids (ризофиты с удлиненным, облиственным стеблем, но без плавающих листьев) и 3 вида Microphytoplankton (плавающие на поверхности или в толще воды растения) (см. табл. 1).
Таблица 1 - Виды макрофитов, использованных в ходе проведения исследований
Нимфеиды (Nymphaeids) | Элодеиды (Elodeids) | Макрофитопланктон (Microphytoplankton) |
Стрелолист обыкновенный (Sagittaria sagittifolia L., 1753) | Элодея канадская (Elodea canadensis Michx., 1803) | Ряска малая (Lemna minor L., 1753) |
Сусак зонтичный (Butomus umbellatus L., 1753) | Наяда морская (Najas marina L., 1753) | Многокоренник (Spirodela polyrhiza Schleid., 1839) |
- | Рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfoliatus L., 1753) | Роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum L., 1753) |
- | Рдест курчавый (Potamogeton crispus L., 1753) | - |
- | Рдест гребенчатый (Stuckenia pectinata (L.) Börner, 1912) | - |
- | Рдест плавающий (Potamogeton natans) L., 1753 | - |
- | Уруть колосистая (Myriophyllum spicatum L., 1753) | - |
Показатель встречаемости вида (С = n/10, где n — количество пунктов с наличием изучаемого вида) оценивается на десяти пунктах на каждом створе. Исходя из этого показателя растения характеризуются в соответствии с
: при С > 0,5 виду присваивается категория «permanent», если С = 0,25—0,5, то это соответствует категории «additional», а при С < 0,25 – «random».Корреляционно-регрессионные модели связи между «С» изученных макрофитов с содержанием поллютантов в воде реки Белая на фоновом и контрольном створах в районе города Стерлитамак рассчитывались в . Данными по содержанию на данных створах соединений Mn, Ni и Fe, нефтепродуктов, C6H6O, NH4NO3, Cu, Zn, SO4²⁻, Cl-, H4N2O3 служили сведения из .
3. Результаты исследований и их обсуждение
Среднее течение реки Белая по видовому составу ВВР можно охарактеризовать, как нимфеидноэлодеидную зону, представители которой на некоторых участках образуютмощные биофильтры для многих поллютантов
, . ВВР в реке Белая в районе города Стерлитамак создаёт экотопы для биоценозов, как с одноярусными, так и двухярустными группировками Nymphaeids (стрелолист обыкновенный, сусак зонтичный) и Elodeids (элодея канадская, наяда морская, уруть колосистая, рдест плавающий, рдест пронзеннолистный, рдест курчавый и рдест гребенчатый).
Рисунок 1 - Средние показатели «С» видов ВВР в реке Белая на фоновом и контрольном участках в районе города Стерлитамак за период с 2005 по 2022 гг
Таблица 2 - Категории постоянства видов ВВР в реке Белая в районе города Стерлитамак с 2005 по 2022 гг.
Створ | Категория постоянства | ||
Permanent | Additional | Random | |
Фоновый створ | B. umbellatus, E. canadensis, P. perfoliatus, L. minor | S. sagittifolia, P. natans, P. crispus, P. pectinatus, M. spicatum, N. marina, C. demersum, S. polyrhiza | - |
Контрольный створ | B. umbellatus, P. perfoliatus, N. marina, L. minor | S. sagittifolia, E. canadensis, P. crispus, P. pectinatus, C. demersum, S. polyrhiza | P. natans |
По результатам исследований к категории «permanent» на фоновом створе реки Белая у города Стерлитамак относятся: B. umbellatus, E. canadensis, P. perfoliatus, L. minor, в то время, как на контрольном створе – B. umbellatus, P. perfoliatus, N. marina, L. minor. Категория «additional» на фоновом створе представлена S. sagittifolia, P. natans, P. crispus, P. pectinatus, M. spicatum, N. marina, C. demersum, S. polyrhiza, а на контрольном створе – S. sagittifolia, E. canadensis, P. crispus, P. pectinatus, C. demersum, S. polyrhiza. Рдест плавающий фиксируется на контрольном створе как случайный вид.
Кроме того можно отметить, что присутствие наяды морской и рдеста гребенчатого характеризует хлоридные воды, а массовое развитие ряски малой – связано с эвтрофированием и сельскохозяйственным загрязнением водоёма. Также об антропогенном загрязнении свидетельствует массовое развитие стрелолиста обыкновенного, элодеи канадской и роголистника погруженного
.Корреляционный анализ показал, что на фоновом створе в реке Белая выше города Стерлитамак корреляционные связи между «С» ВВР с содержанием поллютантов не обнаруживались. Но таковые прослеживаются в реке Белая на контрольном створе для N. marina и L. minor с содержанием Fe (r = 0,81, коэффициент детерминации (R2) = 0,65 и r = 0,88, R2 = 0,77 соответственно).
Уравнение линейной регрессии связи встречаемости наяды морской (Y) со среднегодовым содержанием Fe (в кратности превышения ПДК) (x) в воде реки Белая на контрольном участке выше города Стерлитамак имеет следующий вид: Y = 0,09x+0,27 (R2 = 0,65; средняя ошибка аппроксимации = 9,91%; критерии Фишера: фактический (18,76) и критический (4,96)).
Уравнение линейной регрессии связи встречаемости ряски малой (Y) со средне-годовым содержанием Fe (в кратности превышения ПДК) (x) в воде реки Белая контрольном створе ниже сброса сточных вод города Стерлитамак имеет следующий вид: Y = 0,15x-0,06 (R2 = 0, 77; средняя ошибка аппроксимации = 14, 64%; критерии Фишера: фактический (32, 91) и критический (4, 96).
По показателям гидрохимического нормирования качества воды рыбохозяйственных водоёмов Fe относится к 4 классу опасности, ПДК которого = 0,1 мг/л.
Построенные регрессионные модели позволяют индицировать содержание Fe в реке Белая на контрольном створе в районе города Стерлитамак на уровне 1 ПДК по «С» наяды морской равного 0,4, а по «С» ряски малой равного 0,2.
4. Заключение
Таким образом, систематический учёт наличия ВВР и использование их в качестве биоиндикаторов в ходе экологического мониторинга позволит выявлять наиболее опасные для водной биоты поллютанты, разрабатывать технологию снижения их содержание в водоёмах и оценивать состояние реки Белая в южном промрайоне Республики Башкортостан с экосистемной позиции.