Антропогенная трансформация аквальной экосистемы на примере Нытвенского водохранилища

В статье рассмотрена антропогенная трансформация аквальной экосистемы на примере Нытвенского водохранилища. Приведена схема структуры и функционирования аквальной экосистемы водохранилища, а также краткое описание ее составляющих.

Ключевые термины: водохранилище; экосистема; антропогенная трансформация.

По Е. Одуму, экосистема - это сообщество и неживая среда, которое совместно функционируют [1]. Н.Ф. Реймерс сформулировал

® Березина О.А., 2016

представление об экосистеме следующим образом: экосистема -«любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенная в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей» [2].В федеральном законе "Об охране окружающей среды" даны понятия естественная экологическая система и природно-антропогенный объект:

• -    естественная экологическая система - объективно существующая часть природной среды, которая имеет пространственно-территориальные границы и в которой живые (растения, животные и другие организмы) и неживые ее элементы взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществом и энергией;

• -    природно-антропогенный объект - природный объект, измененный в результате хозяйственной и иной деятельности, и (или) объект, созданный человеком, обладающий свойствами природного объекта и имеющий рекреационное и защитное значение [3].

Водохранилище по своей сути является объектом, в котором сочетаются признаки природных и антропогенных объектов. Можно утверждать, что водохранилище - это не нечто среднее между рекой и озером, а водоем, имеющий свою специфику. Экосистема водохранилища - самостоятельный тип водных экосистем [4].

Нытвенское водохранилище было построено ещё в 1756 г. для снабжения водой металлургического завода. Река Нытва, на которой создано водохранилище, берет свое начало в районе г.Верещагино Пермского края, пересекая территории трех районов -Верещагинского, Очерского и Нытвенского, и впадает в Воткинское водохранилище. Территория водосбора р.Нытвы находится на восточной окраине Русской платформы в районе Верхнекамской возвышенности и характеризуется холмисто-увалистым рельефом с большим количеством пахотных угодий. Створ плотины гидроузла, как и акватория водохранилища, расположены на территории Нытвенского городского поселения и Нытвенского муниципального района Пермского края (рис 1). До створа плотины Нытвенского гидроузла площадь водосбора - 802 км2, лесистость- 26%, озерность и заболоченность - менее 1% [5].

Структура и функционирование аквальной экосистемы водохранилища зависят от фонового состояния (т.е. экосистемы р.Нытва, на которой был создан пруд), внешних и внутренних факторов (рис. 2).

т.п. Нытва

2Н1ытв ©некое юодохтрянзшлишц©

Рис.1. Схема расположения Нытвенского водохранилища

Рис.2. Схема изучения формирования аквальной экосистемы Нытвенского водохранилища

Внешние факторы в свою очередь делятся на природные и антропогенные. К природным относятся: климат, литологический состав и почвенный покров территории, сток с территории водосбора.

Одним из основных факторов формирования химического состава воды является климат местности. Выпавшие атмосферные осадки, как правило, уменьшают минерализацию поверхностных и подземных вод. В то же время в результате испарения поверхностных вод минерализация их увеличивается. На климат местности оказывают воздействие такие географические факторы, как широта, высота над уровнем моря, распределение равнинных пространств и горных массивов. Также от климата зависит температурный режим водного объекта.

К ведущим факторам формирования химического состава природных вод можно отнести и литологический состав. Реки, протекающие в осадочных и коренных породах, обогащаются различными ионами хорошо растворимых минералов, содержащихся в этих породах. Главнейшими растворимыми минералами, которые в основном и определяют химический состав природных вод, являются галит и каменная соль (NaCl), гипс (CaSO4), кальцит (СаСОЗ) и доломит (CaCOxMgCO3). Химический состав природных вод в значительной степени определяется процессами выщелачивания, или химического выветривания горных пород [6].

Большое количество веществ поступает с водосборной площади со склоновым стоком. Огромное значение для минерализации вод имеет и почвенный покров. Почвы содержат в своем составе помимо минеральной составляющей (90-95%) и органическую и органоминеральную составляющие. Влияние почвенного покрова на минерализацию природных вод особенно заметно в паводковый период.

Одним из основных антропогенных факторов, оказывающих непосредственное влияние на химический состав природных вод, являются сточные воды. Хозяйственно-бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды могут содержать весь перечень природных и созданных человеком химических элементов и веществ. Поскольку полностью очистить сточные воды не представляется возможным, то все эти вещества оказываются в почве, воде, атмосфере. Сточные воды приводят также к термическому загрязнению природных вод и уменьшению концентрации кислорода, что снижает окислительный потенциал воды. Интенсивное развитие сельскохозяйственного производства способствует изменению химического состава природных вод (поступление в водоемы нитратов, нитритов, пестицидов, нефтепродуктов, фенолов). Животноводческие комплексы, пыль и стоки автомобильных дорог, аэрозоли городов - все это способствует изменению химического состава природных вод.

При строительстве водохранилища на реке происходит смена одной экосистемы (реки) на другую (водохранилища) притрансформации внутриводоемных процессов. Прежде всего уменьшаются скорости течения и замедляется водообмен, а, следовательно, уменьшается самоочищающая способность. Изменяется температурныйрежим реки как выше, так и ниже плотины. Смена температурного режима оказывает влияние на развитие флоры и фауны. Так же температура водных масс оказывает большое влияние на кислородный режим и соответственно на все биологические процессы, протекающие в водном объекте.

Из всех природных сред наибольшему антропогенному загрязнению подвержены поверхностные воды. Водная среда является индикатором экологического состояния не только водосборных площадей, но и природно-экономических регионов в целом [7]. Именно поэтому, изучение и охрана аквальных экосистем представляет собой важную задачу. Еще более актуальной эту задачу делает тот факт, что Нытвенское водохранилище является единственным источником питьевого водоснабжения г.п. Нытва, с населением 18 878 тысяч человек. Активный процесс эвтрофирования данного водоёма представляет собой серьезную социальноэкономическую проблему. Рост антропогенного загрязнения водных экосистем привело к появлению, быстрому распространению и росту процессов эвтрофикации водных объектов различных регионов. Одними из основных биологических характеристик эвтрофикации водохранилищ являются увеличение общей биомассы фитопланктона и замена его видового состава (более чем на 90% во время «цветения») сине-зелеными микроводорослями (Cyanophyta), иначе цианобактерий (Cyanobacteria). Это большая и разнообразная группа приокариотических микроорганизмов. В её состав входит свыше 1500 видов. Однако достаточно изученными являются на настоящее время только немногим более 150 видов [9]. Цианобактерии синтезируют широкий спектр токсинов опасных для биоты. Выделяемые цианобактериями токсины можно разделить с учетом скрининга их активности на две группы: биотоксины и цитотоксины [10]. Питьевое водоснабжение из эвтрофного водоема предполагает не только технологические проблемы, так же может привести к риску здоровья для потребителей.