Оценка современного состояния прудов водохранилища-охладителя Ярославской ГРЭС по гидроботаническим показателям

УДК 581.5

А. В. Тихонов, М. А. Борисова

Оценка современного состояния прудов водохранилища-охладителя Ярославской ГРЭС по гидроботаническим показателям

Дана оценка современного состояния одного из старейших наливных водоемов территории бывшего СССР - водохранилища-охладителя Ярославской ГРЭС. Установлено низкое видовое и ценотическое разнообразие водоема, зарастание в целом умеренное (35 % акватории), осуществляется по классической схеме в виде поясного (зонного) распределения растительности с наличием сплавин по сильно заиленным (более 1 м) берегам. По качеству воды водоем характеризуется как о-Р-сапробный.

Ключевые слова: водохранилище-охладитель, флора, экотип, ценотическое разнообразие, зарастание, сапробность.

А. V. Tikhonov, М. А. Borisova

Estimation of a Current State of Ponds of the Water Basin-Cooler of Yaroslavl State District Power

Station on Hydrobotanical Indicators

The estimation of a current state of one of the oldest bulk reservoirs in the territory of the former USSR - a water basin-cooler of Yaroslavl state district power station is given. Low species and coenotic variety of the reservoir was established, overgrowing in general is moderate (35 % of water area), carried out under the classical scheme in the form of zone (zonal) allocation of vegetation with presence of quagmires on a highly-silted (more 1m) coast. Due to the water quality the reservoir is characterized as о-P-saprobe.

Keywords: a water basin-cooler, flora, an eco-type, coenotic variety, overgrowing, saprobity.

Введение

В 60-70-е годы прошлого столетия в связи с активным строительством на территории СССР тепловых и атомных электростанций и прогрессирующим сбросом подогретых вод в водоемы большое внимание в научной литературе [7, 13 и др.] стало уделяться влиянию поступающего в водоемы тепла на их экосистемы в целом и отдельных гидробионтов. Проблема экологии подогретых вод стала рассматриваться как одна из актуальных в области антропогенного воздействия на окружающую среду. К негативным ее сторонам относится чрезмерное зарастание водохранилищ-охладителей растениями, что приводит к нарушению нормального водоснабжения электростанций. Вместе с тем, высшая водная растительность играет большую роль в регулировании биологических процессов в водоемах, участвует в процессах самоочищения, а также препятствует «цветению» воды, поскольку многие водохранилища-охладители, кроме своего прямого назначения, используются и в таких народнохозяйственных целях, как водоснабжение и рекреация.

Несмотря на большой фактический материал о гидрофильной флоре [2-4, 9-12 и др.], знания о

© Тихонов А. В., Борисова М. А., 2011

растительности водоемов антропогенного происхождения на урбанизированных территориях, процессах заселения их водными растениями, формировании видового состава, сменах под воздействием антропогенной нагрузки во многом еще не полные.

В связи с этим целью данной работы была экологическая оценка современного состояния прудов водохранилища-охладителя Ярославской ГРЭС по гидроботаническим показателям. Достижение поставленной цели было связано с решением следующих задач: 1) инвентаризация флористического и ценотического разнообразия; 2) установление закономерностей зарастания прудов водохранилища-охладителя в зависимости от различных экологических факторов; 3) биоиндикационная оценка экологического стояния прудов.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования стало водохранилище-охладитель Ярославской ГРЭС - один из старейших наливных водоемов на территории бывшего СССР. Образовано в начале 30-х годов XX века на месте выработанных торфяников части Ляпинского болотного массива старичного типа,

находящегося в мезотрофной стадии развития. Сам болотный массив относится к болотистому району тектонически обусловленной Ярослав-ско-Костромской низины, поверхность которой представляет собой высохшее дно древних озер, литологической основой которых являются меловые пески и глины. Среди поверхностных пород преобладает напластование озерных глин, суглинков и супесей [1].

Водоем состоит из семи прудов, отделенных друг от друга невысокими валами, общей протяженностью 1300 м при ширине 600 м. Берега прудов низкие, пологие, слабо изрезанные, без выраженных заливов. Дно от берега и разделяющих валов пологое с постепенным нарастанием глубины к середине, за исключением обрывистых берегов в нескольких участках 3-го и 6-го прудов. Донные отложения мягкие, илистые, различной мощности (макс. более 1 м). Места для купания чистые от иловых отложений.

Водоем является частью особо охраняемой природной территории со статусом «Памятник природы» Ярославской области [8].

Сбор материала осуществлялся в 2008-2010 годах путем маршрутного обследования берегов и акватории прудов водохранилища-охладителя ЯрГРЭС. Описание растительности проводилось на серии пробных площадей, которые закладывались во всех фитоценозах водоема с охватом в среднем 70-80 % их площади. В условиях выраженной мелкоконтурности водных фитоценозов были использованы площадки со сторонами 2x2, 1x4 м. При описании фитоценоза составлялся список видов макрофитов, отмечались фенофаза и проективное покрытие каждого вида, обилие, максимальная высота растений. Из морфометри-ческих показателей водоема фиксировались уровень воды и тип грунта. Параллельно осуществлялось картирование растительности с берега с использованием глазомерного способа. Очертания растительных сообществ наносились на картосхему и привязывались к береговой линии. Закономерности размещения фитоценозов в пространстве в зависимости от условий местообитания устанавливали методом экологического профилирования.

Камеральная обработка материала включала определение растений, составление электронной базы данных флористического списка с использованием программы Microsoft Exsel 7.0, обработку геоботанических описаний (название ассоциаций фитоценозов давалось на доминантно-детерминантной основе), построение экологиче-

ских профилей и картосхемы зарастания, биоиндикационную оценку качества воды методом Пантле и Бук. Латинские названия видов выверены по С. К. Черепанову [13].

4. К «макрофитам» водного объекта были отнесены крупные водоросли и высшие травянистые и древесные растения, способные нормально развиваться в условиях воды или водопокры-того грунта [11].

Результаты

Флора прудов водохранилища-охладителя Ярославской ГРЭС представлена 81 видом мак-рофитов, относящихся к 36 семействам. Основной объем флоры составляют цветковые растения (38 видов двудольных и 34 вида однодольных растений). Споровые растения на водоеме представлены двумя видами хвощей, одним видом папоротника Thelypteris palustris, 5 видами мхов и макроводорослью Chara virgata.

К типично водным растениям (экотипы гидрофиты, гело- и гигрогелофиты) данной территории относятся 36 видов (45,4 % от общего состава). Больше половины объема флоры составляют виды, тяготеющие к местам временного (экотип гигрофиты - 35 видов) и нормального (экотип гигромезофиты - 14 видов) увлажнения.

Динамика гидрофильной флоры водоема просматривается с момента его наполнения. Первое исследование высшей водной растительности водохранилища-охладителя после его наполнения было проведено в 1937 году; на тот период растительность на водоеме отсутствовала [3]. К 1974 году флора водохранилища была представлена 18 видами истинно-водных растений (7 видов погруженных гидрофитов, 4 вида гидрофитов с плавающими листьями и 7 видов гелофитов). Преобладали Ceratophyllum demersum, My-riophyllum spicatum, Phragmites australis и крупные харовые водоросли. К доминантам акватории В. М. Катанской был отнесен и Potamogeton crispus, активное развитие последнего приходилось на раннелетний период. Зарастание обводного канала было связано с Vallisneria spiralis. Из флористических находок были отмечены Elodea canadensis в холодном 4-м пруду и Acorus calamus в зарослях тростника южного у юго-западного побережья 1-го пруда.

По нашим наблюдениям позиции гидрофитов Ceratophyllum demersum и Myriophyllum spicatum изменились слабо, а вот Elodea canadensis получила распространение по всему водоему с наибольшим разрастанием в 1-м пруду. На аквато-

рии вдоль всего обводного канала доминирует Hydrocharis morsus-ranae, с долевым участием на отдельных участках видов рясковых. Резко сократилось участие в зарастании водоема индикаторов на жесткость воды харовых водорослей; последние отмечены в нескольких участках 1-го (пляжная зона) и 6-го пруда малочисленными группировками.

Среди высокорослых гелофитов на заиленных мелководьях всех прудов, особенно первого, доминируют Phragmites australis и Typha latifolia, в устье канала - Phragmites altissimus (флористическая находка для данного водоема), образующие местами чистые заросли. Среди низкорослых гелофитов в устье первого пруда значительно участие Equisetum fluviatile. Участие других низкотравных гелофитов Alisma plantago-aquatica, Sagittaria sagittifolia в зарастании побережий прудов выражено слабо.

Список флористических находок водоема пополнили гидрофиты Myriophyllum sibiricum (вероятно, ранее просматривался из-за сходства с M. spicatum), Potamogeton friesii, P. praelongus, P. x serrulatus. Вместе с тем, за время исследований нами не были отмечены Acorus calamus и Vallis-neria spiralis. Причиной выпадения Acorus calamus из состава флоры водоема является, возможно, вытеснение его более сильными на мелководье эдификатором Phragmites australis, в акватории водоема Vallisneria spiralis - изменение гидротермического режима.

В целом, по видовому богатству данный водоем можно оценить как бедный (13,1 % истинно водных растений от общего состава гидрофильной флоры Ярославской области) [6].

Прилегающие к прудам подтопляемые участки суши являются местообитаниями редких в

Ярославской области [5] видов растений Epipac-tis palustris, Eupatorium cannabinum и Pedicularis sceptrum-carolinum (флористическая находка), которым присуща выраженная флуктуация популяций.

Ценотическое разнообразие растительного покрова водохранилища-охладителя описано 37 ассоциациями, которые относятся к 16 формациям и 3 классам. Классы формаций Настоящая водная (гидрофитная) растительность

(Aquiphytosa genuine) и Воздушно-водная (гело-фитная) растительность (Aquiherbosa helophyta) на водоеме представлены 17 ассоциациями, класс формаций Гигрогелофитная растительность (Aquiherbosa hydrohelophyta) - 3 ассоциациями.

Изучение зарастания прудов водохранилища-охладителя с позиций мощности иловых отложений позволили выделить ряд геоморфологических групп побережий, которым свойственен свой набор сменяющих друг друга в экологическом ряду «вода-суша» фитоценозов. Для умеренно заиленных (мощность 0,2-0,4 м) берегов последовательность сменяющих друг друга фи-тоценозов выглядит следующим образом (рис. 1.). На акватории с глубинами от 0,25 м формируются сообщества Elodea canadensis, которые в сторону берега замещаются рыхлыми куртинами Sagittaria sagittifolia, в которые местами вклинивается Typha latifolia. На глубине от 0,1-0,05 м в сторону обсыхающего побережья на протяжении 3-4 м тянутся заросли Equisetum fluviatile с вкраплениями гигрогелофитного (Scirpus sylvaticus) и гигрофильного (Carex nigra, Lycopus europaeus, Persicaria minor, Poa palustris, Scutel-laria galericulata) разнотравья, на почве -гигрофильных мхов.

См О -10 т*\ К f —1-

т

< < i> t

ш____

з 2.5 1 0,5 о м

Рис. 1. Экологический профиль: Elodeetum canadensis, Typhetum latifoliae, Sagittarietum sagittifoliae,

Equisetetum fluviatile subpurum

Нарастание иловых отложений (мощность от мелководье водоема высокорослых гелофитов 0,4 до 0,7 м) приводит к разрастанию на Phragmites australis и Typha latifolia, образующих

практически чистые заросли общей протяженностью до 4-6 м, в которых на «опаде» рыхлыми латками разрастается гигрофильный мох Ьвр(о-ЛШыт прапыт и папоротник Thelypteris ра1ш-

tris (рис. 2). На акватории (глубина 0,5-0,6 м и более) формируются сообщества Ceratophyllum demersum с примесью Elodea canadensis, Lemna minor, L. trisulca, Spirodela polyrhiza.

Рис. 2. Экологический профиль: Ceratophylletum demersi, Sagittarietum sagittifoliae, Typhetum latifoliae,

Phragmitetum australis

Частным случаем зарастания акватории являются формирующиеся на глубине 1 ми более группировки Nymphaea candida с примесью Nymphaea х borealis, к которым со стороны берега (глубина 0,4-0,3 м) примыкают сообщества Myriophyllum spicatum и M. sibiricum.

Участки сильно заиленных мелководий (мощность иловых отложений 1 м и более) представляют собой многометровые заросли Typha

1аи/оИа с напочвенными «подушками» из Agros-Ш stolonifera и Bidens сегпыа (рис. 3), сменяющиеся в сторону обсыхающей прибрежной зоны зарослями Phragmites aыstralis. Основное зарастание акватории создается Ceratophyllыm demer-sыm или видами рясковых (7-й пруд) с участием конгломераций вспученных нитчаток Moыgeotia, Spirogira, Zygnema.

Рис. 3. Экологический профиль: Phragmitetum australis, Typhetum latifoliae

В отдельных участках зарастание водоема идет путем образования сплавин, эдификатором на которых выступает Typha latifolia (рис. 4) с участием Agrostis stolonifera, Eqыisetыm flыviatile,

на которых поселяются Bidens cernua, B. radiata, Cardamine amara, Persicaria minor и гигрофильные мхи.

к у У N Л о и и г \ f \ Г д / V

-----

Ом 11м М

Рис. 4. Экологический профиль: Sagittarietum sagittifoliae, ТурЬеШт 1а1Ио11ае, Phragmitetum ;и1*Па1К

Зарастание водоема в целом можно оценить как прудами по причине сильного обмеления умеренное (30-35 %) со значительно заросшими 1- побережий за счет мощных (более 1 м) иловых ым (более 40 % акватории), 4-м и 7-м (до 80 %) отложений (рис. 5).

Рис. 5. Картосхема зарастания водохранилища-охладителя

Оценка качества воды прудов водохранилища-охладителя ЯрГРЭС, построенного по данным индикаторной значимости основных видов гидрофитов водоема и их сапробности, показала, что данный водоем находится на границе олигоса-

пробной и Р-мезосапробной зон (8=1,5), является чистым (класс качества воды - 2). В то же время обе зоны на водоеме четко дифференцированы: олигосапробная свойственна слабо заиленным берегам, р-мезосапробная приурочена к берегам

с высоким и очень высоким уровнем заиленно-сти и участкам сплавинообразования, характеризующимся повышенным автогенным органическим загрязнением.

Выводы

Флора водохранилища-охладителя Ярославской ГРЭС представлена 81 видом макрофитов, которые характеризуют ее как бедную. Ценоти-ческое разнообразие исследуемой территории описано 39 ассоциациями, относящимися к 16 формациям и 3 классам.

Зарастание в целом умеренное (30-35 % акватории) с сильно заросшими 1-м, 4-м и 7-м прудами. Оно выглядит в виде поясного (зонного) распределения растительности: на акватории со-

общества гидрофитов роголистника темно-зеленого или элодеи канадской; в мелководной зоне - низкорослые гелофиты с доминированием стрелолиста обыкновенного или хвоща приречного в сторону обсыхающего побережья - заросли высокорослых гелофитов тростника южного или рогоза широколистного. Участки 4-го и 6-го прудов, характеризующихся замедленным водообменом и высокой заиленностью берегов, зарастают с образованием сплавин.

По качеству воды водоем на данный момент занимает пограничное положение между олиго-сапробной и Р-мезосапробной зонами с отдельными Р-мезосапробными участками, испытывающими повышенное автогенное органическое загрязнение.

Библиографический список

1. Горохова, В. В. Экосистемы болот Ярославской области: состояние и охрана [Текст] / В. В. Горохова, О. А. Маракаев. - Ярославль : Изд-во ЯрГУ, 2009. -160 с.

2. Катанская, В. М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения [Текст] / В. М. Катанская. - Л. : Наука, 1981. - 187 с.

3. Катанская, В. М. Растительность водохранилищ-охладителей тепловых электростанций Советского Союза [Текст] / В. М. Катанская. - Л. : Наука, Ленингр. отд., 1979. - 279 с.

4. Кокин, К. А. Экология высших водных растений [Текст] / К. А. Кокин. - М. : Изд-во МГУ, 1982. -158 с.

5. Красная книга Ярославской области [Текст] / под ред. Л. В. Воронина. - Ярославль : Изд-во А. Рут-мана, 2004. - 384 с.

6. Лисицына, Л. И. Флора водоемов Волжского бассейна. Определитель сосудистых растений / Л. И. Лисицына. В. Г. Папченков, В. И. Артеменко. -М. : Тов-во науч. изданий КМК, 2009. - 219 с.

7. Мордухай-Болтовской, Ф. Д. Проблема влияния тепловых атомных электростанций на гидробиологический режим водоемов (обзор) [Текст] / Ф. Д. Мор-духай-Болтовской // Экология организмов водохранилищ-охладителей. - Л. : Наука, 1975. - С. 7-69.

8. Об утверждении перечня особо охраняемых природных территорий Ярославской области и о при-

знании утратившими силу отдельных постановлений Администрации области и Правительства области. Постановление Правительства Ярославской области № 460-п от 01.07. 2010.

9. Папченков, В. Г. О закономерностях зарастания водоемов и водотоков и продукции водных растений [Текст] / В. Г. Папченков // Материалы VI Всероссийской школы-конференции по водным макрофитам «Гидроботаника 2005». - Рыбинск, 2006. - С. 143152.

10. Папченков, В. Г. О классификации макрофи-тов водоемов и водной растительности [Текст] / В. Г. Папченков // Экология, 1985. - № 6. - С. 8-13.

11. Папченков, В. Г. Растительность водоемов и водотоков Среднего Поволжья [Текст] / В. Г. Папчен-ков. - Ярославль : ЦМП МУБиНТ, 2001. -

12. Садчиков, А. П. Экология прибрежно-водной растительности [Текст] : учебное пособие для студентов вузов / А. П. Садчиков, М. А. Кудряшов. - М. : Изд-во НИА-Природа, РЭФИА, 2004. - 220 с.

13. Черепанов, С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств [Текст] / С. К. Черепанов. - СПб. : Мир и семья, 1995. - 992 с.

14. Экзерцев, В. А. Растительность Иваньковского водохранилища и влияние на нее подогретых вод Конаковской ГРЭС [Текст] / В. А. Экзерцев, Л. И. Лисицына // Экология организмов водохранилищ-охладителей / под ред. Ф. Д. Мордухай-Болтовского. - Л. : Наука, 1975. - С. 7-69.