POSSIBILITIES OF USING HIGHER AQUATIC VEGETATION IN THE ECOLOGICAL WATER QUALITY MONITORING SYSTEM OF THE BELAYA RIVER (REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN) IN THE AREA OF STERLITAMAK
POSSIBILITIES OF USING HIGHER AQUATIC VEGETATION IN THE ECOLOGICAL WATER QUALITY MONITORING SYSTEM OF THE BELAYA RIVER (REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN) IN THE AREA OF STERLITAMAK
Abstract
The article provides a perspective analysis of aquatic macrophytes during water quality monitoring in the Belaya River near the town of Sterlitamak. Persistence values of Sagittaria sagittifolia, Butomus umbellatus, Elodea canadensis, Najas marina, Potamogeton natans, Potamogeton perfoliatus, Potamogeton crispus, Stuckenia pectinate, Myriophyllum spicatum, Lemna minor, Spirodela polyrhiza and Ceratophyllum demersum are studied at locations of State water posts on the Belaya River near Sterlitamak during the summer months from 2005 to 2022. During this period of time, the dynamics of occurrence indicators of the aforementioned higher aquatic vegetation has been studied. Correlation and regression models of relations between occurrence rates of macrophytes and the contents of hydrochemical pollutants (compounds Mn, Ni and Fe, oil products, C6H6O, NH4NO3, Cu, Zn, SO4²-, Cl-, H4N2O3) are calculated. Information on them is published annually in the State Reports "On the State of Natural Resources and the Environment of the Republic of Bashkortostan". A systematic analysis of the presence of aquatic macrophytes and their use as bioindicators during environmental monitoring will make it possible to identify the pollutants most dangerous for aquatic biota and assess the condition of the Belaya River in the southern industrial area of the Republic of Bashkortostan from an ecosystem position.
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.