Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оценка экологического состояния озерЧебаркульской группы (Южный Урал) в условиях антропогенного воздействия

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Оценка экологического состояния озерЧебаркульской группы (Южный Урал) в условиях антропогенного воздействия"

Комитет Российской Федерации по водному хозяйству

Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов

Оценка экологического состояния озер Чебаркульской группы (Южный Урал) в условиях антропогенного воздействия

11.00.11. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

На правах рукописи УДК551.4 : 551.493

Захаров Сергей Геннадьевич

Екатеринбург 1997

Работа выполнена в Челябинском государственном педагогическом университете.

Научный руководитель: доктор географических наук, член-корреспондент РАЕН, профессор М.А.Андреева.

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор А.М.Гареев; кандидат географических наук Ю.П.Антошенков.

Ведущая организация: Институт Озероведения РАН, г.Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится г. в

> Я 00

'Э часов на заседании специализированного Совета Д 099.01.01 в Российском научно-исследовательском институте комплексного использования и охраны водных ресурсов, по адресу: 620049, г.Екатеринбург, ул.Мира, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского научно-исследовательского института

комплексного использования и охраны водных ресурсов. Автореферат разослан " " 1997г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛКОТЫ

Актуальность проблемы.

Рациональное использование и охрана полных ресурсов озер является важнейшей задачей при вовлечении озерных геосистем в хозяйственный оборот. Озера, как водоемы с замедленным водообменом, представляют собой уязвимый компонент ландшафта, и, при интенсивном антропогенном воздействии в них происходит изменение структурных связей и функциональных зависимостей экосистем. Это, в свою очередь, приводит к истощению и ухудшению качества водных ресурсов. В результате хозяйственная инфраструктура, расположенная на побережьях озер, приходит в кризисное состояние. Человек становится перед выбором - или покидать загрязненную и подорванную аквасистему, или приступить к восстановлению качества и объема озерных вод; и, в дальнейшем, согласовывать хозяйственное освоение озер с толерантностью озерных экосистем.

Изучение современного состояния, а также характера и степени антропогенного воздействия на озерах Чебпркульской группы на Южном Урале весьма актуально по следующим причинам:

- озера Чебаркульской группы входят в состав одного лимнического района, имеют общее происхождение котловин, единые условия увлажнения и проточную связь между собой;

- озера группы при существующей общности природных условий, определяющих их генезис и функционирование, испытывают а1ггропогенное воздействие в неодинаковой степени.

На важность и необходимость изучения озер близ Ильменского хребта указывал еще в 1938 г. Г.Ю.Всреикн ин.

Проведенный анализ опубликованных работ и доступных фондовых рукописных материалов показал, что озера Чебаркульской группы изучались выборочно; комплексные исследования, охватывающие всю озерную группу, никогда не проводились. Кроме того, озера

ч

Чсбаркульской группы (за исключением оз. Б.Кисегач, Б.Миассово, Чсбаркуль)до сих пор остаются малоизученными.

Цель и задачи исследования.

Целью выполненной работы является изучение современного гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов озер Чсбаркульской группы в условиях разнородного по степени и характеру антропогенного воздействия.

Для достижения поставленной цели автору потребовалось решить следующие задачи:

1. Проанализировать гидроклиматические условия района и условия естественного геохимического выноса элементов в озера.

2. Изучить особенности уровенного, термического и ледового режимов определить химический состав озерных вод, современное состояние фито- и зоопланктонных сообществ озер, а также изучить особенности биохимического накопления тяжелых металлов и чужеродных веществ в организмах эндемичных рыб.

3. Определить современный трофический статус и класс качества воды в озерах.

4. Сопоставить произошедшие изменения (в ретроспективе и по методу озерных пар) гидрохимических и гидробиологических параметров в озерах, испытывающих различную антропогенную нагрузку.

5. На основании полученных данных определить рациональные пути использования озерных ресурсов и наиболее перспективные профилактические и восстановительные меры для озер, вовлеченных в хозяйственный цикл.

Фактический материал и методика исследования.

В 1(>'М - 19% гг. автором, как самостоятельно, так и в составе экспедиции "Лимнолог" Челябинского - государственного

S"

псдаго! ичсского университета проводились полевые исследования на 10 озерах Чебаркульской группы.

Изучение озер выполнялось маршрутно-экспедиционпым методом и методом ключевых точек.

Интерпретация полученных автором материалов проводилась с учетом ретроспективных данных с использованием метода озерных пар.

Сопоставление озер, имевших в начале 1930-х годов схожие химические и гидробиологические параметры, в настоящем времени позволило уточнить масштабы и скорость произошедших в озерных экосистемах изменений.

В ретроспективном плане состояние озер в основном сравнивалось с периодом 1929 - 1936 гг. (экспедиции ВНИОРХ) и 1972 -1974 п. (экспедиции Института Озероведения АН СССР), а также с результатами других исследований на озерах, проведенных различными организациями и научными институтами в период 1928 -1993 гг.

Теоретической остовой лимнологических исследований послужили работ М.А.Андреевой, Б.Б.Богословского, А.М.Гареева, Р.Карлсона, СД.Муравейского, О.П.Оксиюка, Р.Фолленвейдера, Д.Хатчисоиа, Б.Хенлерсона-Селлерса, В.Хомскиса.

В ходе полевых изысканий проводились наблюдения за термическим режимом озер и прозрачностью вод. Для озер Еловое, Б.Ьоляш, Табапкуль, М.Теренкуль была выполнена батиметрическая съемка.

Пробы воды отбирались в 2-5 точках по акватории озер, в том числе на одной глубинной станции (глубинная вертикаль). Анализ химического состава воды производился в полевой и стационарной лабораюрии ЧП1У. Федерального областною центра по охране и мониторингу окружающей среды, электронной лаборатории Ильменского заповедника coi таено действующим стандартным методикам.

()|бор проб на фито- и зоопланктон также осуществлялся coi ласно рафабшанным методикам и наставлениям.

ь

Изучение накопления в тканях рыб тяжелых металлов и накопления печепыо рыб чужеродных веществ проводилось на выборках плотвы и окуня З+лстнсго возраста в лаборатории диагностического центра и биохимической лаборатории ЧГМА.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые проведено комплексное изучение озер Чебаркульской группы, определен современный трофический статус и качество воды в озерах.

2. Выявлены произошедшие изменения в химическом составе и гидробиологических сообществах изучаемых озер в ретроспективном плане с 1929 г по 1996 г.

3. Впервые в озерах Чебаркульской группы установлены: количественное содержание тяжелых металлов в макрофитах и рыбах, степень накопления чужеродных веществ в печени рыб (впервые для Южного Урала).

4. При анализе современного состояния Чсбаркульских озер впервые применялись классификационные нумерические шкалы (Карлсон, 1977; Оксиюк и Жукинский, 1993).

5. Для исследования озер как природных геосистем предложена авторская методика, сочетающая в себе комплексность изучаемых параметров.

Сущность разработанной методики исследования:

а)Сопоставление озер проводилось в период окончания биологического лета (август), когда наиболее ярко проявляются различия в гидробиоценозах озер различного типа трофии.

б)Совмсстное применение как полевых, так и ретроспективных исследовательских методов.

в)Сравнспис экосистем по гидрологическим, гидрохимическим характерноикам, а также по состоянию гидробпоиеноюв и отдельных

популяций гидробионтов, с учетом степени и характера антропогенного воздействия.

г)Оценка качества воды по нескольким методикам.

Практическое значение.

Выполненная научно-исследовательская работа может служить основой для разработки программы действий по предотвращению загрязнения питьевого источника курорта "Кисегач" - оз.Б.Кисегач, по восстановлению экосистем загрязненных озер Табанкуль и М.Теренкуль, по оптимальной разработке месторождения сапропелевых грязей на оз.Б.Боляш.

Результаты исследований также могут быть использованы рыбохозяйственными организациями для целей улучшения рыбного промысла.

Апробация работы.

Основные результаты исследований по теме были доложены на Международной конференции "Регион и география", к 150-летию РГО (г.Пермь, 1995); областной курортологической конференции к 70-летию курорта "Кисегач" (сан.Кисегач, 1996); межвузовских конференциях "Актуальные проблемы эколого-географического изучения У рала..."(г. Екатеринбург, 1997) и "Природа, население и хозяйство Зауралья"(г.Курган, 1997); а также на научно-практических конференциях по итогам научной деятельности ЧГПИ-ЧГПУ (г.Челябинск, 1994-1996).

По итогам работ на озерах Чебаркульской группы сделан доклад в лаборатории географии и гидрологии Института Озероведения РАН (г.Санкт-Петербург, 1996).

По результатам научно-исследовательской работы выполнены два заключительных отчета в рамках хозяйственно-договорных тем,

подготовлен отчет для "Летописи природы" Ильменского государственного заповедника.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы (132 наименования, в том числе 7 на иностранных языках) и приложений.

Объем диссертации составляет 175 страниц, работа содержит 29 таблиц, 17 рисунков.

Во введении обосновывается актуальность проблемы, раскрываются цель и задачи исследования, формулируются основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе рассматривается изученность озер Чебаркульской группы и этапы изучения озер в связи с развитием науки и хозяйственным освоением района; дается характеристика исходным материалам, полученным автором.

Во второй главе описываются физико-географические особенности изучаемого района расположения озер и условия формирования первичного химического состава озерных вод в зависимости от геохимической обстановки на водосборах.

В третьей главе дается гидрологическая характеристика озер -морфологические и морфометрические особенности котловин, водный баланс и колебание уровней, термический и ледовый режим. Также в главе показано хозяйственное освоение озер и приозерных территорий и характер водопользования.

В четвертой главе раскрыто современное состояние озер на основании комплексного изучения гидрохимического,

гидробиологического состояния озер, биохимических характеристик плотвы и окуня. Классификация современного состояния озер приводится с использованием разработок различных отечественных и зарубежных авторов, с применением нумерических классификационных шкал (Теоретические вопросы классификации озер, 1993).

В пятой главе, на основании изложенного в предыдущих главах материала, приводятся доводы по оптимизации водопользования на озерах группы, подверженных антропогенному воздействию, и даются практические рекомендации о возможности применения определенных профилактических и восстановительных методов.

В заключении приводятся основные выводы работы.

Приложением к работе являются таблицы численности и биомассы фитопланктона и зоопланктона, таблицы содержания и насыщения растворенного кислорода, картосхемы изучаемых озер с графиками гипсографических и батиметрических кривых, диаграммы численности различных отрядов в зоопланктонном сообществе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Физико-географическая характеристика Чебаркульских озер и их хозяйственное освоение.

Озера Чебаркульской группы расположены в пределах восточных предгорий Южного Урала на абсолютных высотах от 290 до 323 м.

Котловины изучаемых озер - Чебаркуль, Еловое, Б.Боляш, Табанкуль, М.Теренкуль, Б.Кисегач, М.Кисегач, Б.Миассово, М.Миассово, Бараус - приурочены к переходной зоне между краевым восточным хребтом Южного Урала (Ильменский хребет) и всхолмленной денудационной равниной (Зауральский пенеплен).

Озера протянулись компактной цепочкой в 'субмеридианальном направлении на 28 км, суммарная площадь водного зеркала озер

L. '

COOP* Kl»«/

Рис. /. Географическое положение оtep ЧеСшрку.чьской группы

составляет около 61,5 км2. Морфометричсские параметры озер представлены в табл. 1.

Климат района умеренно-континентальный, среднегодовое количество осадков составляет 460 мм, среднемноголегний коэффициент увлажнения - 0,8 (М.А.Андреева, 1973), средняя I июля +16°,+18°, средняя I января -17°, среднегодовая I +1,9°.

Все изучаемые озера расположены в зоне южнотаежных предгорных ландшафтов, восточные участки водосборов озер Чебаркуль, Б.Боляш, М.Миассово находятся в пределах переходных (от предгорных южнотаежных к равнинным лесостепным) ландшафтов. Озера имеют между собой проточную связь (рис. 1) и принадлежат к бассейнам рек Миасс и Уй (бассейн р.Тобол).

Озера тектонического происхождения. Завершение формирования водных систем Южного Урала, приведшее к возникновению гидрографической сети современных очертаний относят к верхнеплиоценовому - четвертичному времени, при этом отмечается, что неотектонические движения в верхнем плейстоцене (40 - 20 тыс.лег до нл.) привели к перестройке речных долин и спуску древних озер (С.С.Жариков, 1967). Начало заполнения современных озерных котловин водой относят к позднеледниковому периоду последнего четвертичного оледенения (аллерёд и дриас II).

Современный режим увлажнения и близкий к современному тип ландшафтов на водосборах изучаемых озер сложился в период 3000 -2000 лет до н.э.

Впервые человек на берегах озер появился во времена мезолита (также отмечены стоянки неолитического и раннебронзового времени), но интенсивное антропогенное освоение некоторых озер Чебаркульской группы начинается только в первой трети XX в. С 1926 г. производится , водозабор на оз. Б.Кисегач для нужд санатория "Кисегач" и сброс неочищенных коммунальных сточных вод в оз. М.Тсренкуль (до 800 м'/сут) и с 1942 г. отмечается увеличение объема водозабора из

Мофометрические характеристики озер.

Таблица 1.

ОЗЕРО Площадь тсркала Объем водной глуби на глубина максима коэффициен т коэфф ициен Показа тели Показат ели Показа тели Площ адь Удельн ый Уело вный

Б км! массы V. Ю" м> средня Я Нср. м льная Нмакс .М изреэанност и береговой линии и 2УТх т емкое ти удлине нности L/Bcp открыто сти 5/Нср глубин ноли Нсо водос бора F, км2 водосб op F/S водо обме н

Нср HM*1CJ чт

Чебаркуль 15,5 75,0 4,9 10,5 2,2 0,47 2,15 3,16 1,97 169,0 10,9 •

Еловое 3,27' 26, е 8,1 13,5 1,44 0.6 1.7 0,4 5.47 17,2 5,4 0,04

Б.Боляш 0,95" 1,7 1,6 3,5 1,2В 0,5 2,4 0,53 1,84 4,6 4,8 0,17

Табанкуль 0,43 1,13 2,6 5,1 1,12 0,51 1.8 0,17 3,42 8,0 18,6 0,44

М.Теренкуль 0,97 8,7 9,0 18,8 1,15 0,48 2,1 0,11 9,09 21,0 21,0 0,15

Б.Кисегач 14,1* 202,0 14,6 32 1,8 0,45 2,4 1,0 6. 114,0 8,0 0,03

М.Кисегач 2,1 14,4 6,9 14 1,87 0,5 4,0 0,3 5,3 62,5 30,0 0,27

Б.Миассово 11,2 121,5 10,8 25 2,78 0,43 5,4 1,0 4,82 311 13,4 0,1

М.Миассово 11,6 47,7 4,1 8,5 1,95 0,48 4,5 2,7 1,81

Бараус 1,38 7,6 5,5 10,5 1,68 0,53 4.0 0,25 4,91 9,5 6,9 0,08

* Площадь островов на оз.Еловое - 0,16 км2, на оз.Б.Кисегач - 0,13 км3. ** Площадь зеркала указана без заросшего северо-западного залива.

оз.Чсбаркуль в связи с вводом в строй Чсбаркульского металлургического завода.

Дальнейшее освоение озерных ресурсов и приозерных территорий (в послевоенные годы) проводилось в направлении наращивания мощностей санаторно-курортных и оздоровительных учреждений по берегам озер Б.Кисегач, М.Теренкуль, Еловое, Чебаркуль (рис.1) и увеличения объема водозабора из оз.Б.Кисегач и оз.Чебаркуль.Сброс хозяйственно-бытовых стоков осуществлялся в различное время в озера М.Теренкуль, Б.Боляш, Табанкуль.

На оз.Б.Боляш с 1941 г. осуществляется забор сапропелевых илов для грязелечебниц курорта "Кисегач".

Северные озера группы - озера М.Кисегач, Б. и М.Миассово, Бараус с 1920 г. полностью или частично (оз.М.Миассово) вошли в состав Ильменского государственного заповедника и были исключены из хозяйственного использования.

Особенности гидрологического режима.

Озера Чебаркульской группы слабоводообменны (табл.1). Для водосборов озер принят среднегодовой модуль стока 2л/с км2 (Макунина, 1974; Сорокин, 1978). По классификации водного баланса (Богословский, 1974) изучаемые озера относятся к группе испаряющих, типу испарительно-дождевых с преобладанием осадков над притоком. Доля осадков и испарения в водном балансе составляет около 75% (Андреева, 1973).

Озера Чебаркульской группы относятся к умеренным димиктическим замерзающим озерам (по Хатчинсону, 1958). Продолжительность периода ледостава составляет в среднем 163 дня, период с ледовыми явлениями продолжается от 164 до 185 дней, период открытой воды - около 190 дней.

В распределении температуры по вертикали изучаемые озера относятся к следующим типам, выделенным с учетом амплитуды

температур придоиного слоя в летний и зимний период (дО в сочетании с соотношением площади озера к объему водной массы ( д Г) (по М.А.Андресвой, 1973):

- тип 1 - термически устойчивые, д I 4-5°, д Г0,05-0,1 - оз.Б.Кисегач, Б.Миассово, М.Теренкуль.

- тип 2 - термически среднеустойчивые, д I 6-10°, А Г 0,11-0,2 -оз.М.Кисегач, Еловое, Бараус.

- тип 3 - термически малоустойчивые, д1 11-15°, А { 0,21-0,4 - оз. Табанкуль, М.Миассово, Чебаркуль.

- тип 4-термически неустойчивые, д1 > 15°,ЛГ 0,4Ь2,0 - оз.Б.Боляш.

Антропогенное вмешательство в гидрологический режим озер

выражается в:

" -зарегулированиистокаоз.М.Миассово;

- водозаборе на питьевые и хозяйственные нужды из озер Б.Кисегач, Еловое, Чебаркуль;

- сбросе недостаточно очищенных хозяйственно-бытовых стоков в оз.Табанкуль.

Водозабор из оз.Чебаркуль (6-7,5 млн.м3/год) приводит к уменьшению водности озера; в сочетании с засухой 1974 - 1976 гг. объем водной массы оз.Чебаркуль уменьшился на 1/3, озеро потеряло около 40 млн. м3 и до сих пор не компенсировало эту потерю.

Объем водозабора на оз.Б.Кисегач (2,1-2,3 млн.м3/год) и оз.Еловое (0,4 млн.м3/год) не оказывает отрицательного влияния на водность этих озер в годы 50% обеспеченности.

Сброс сточных вод в оз.Табанкуль привел к существенному увеличению его водообменности и обеспечивает круглогодичный сток в оз.М.Теренкуль. В зимнее время наблюдается подогрев воды сточными водами, что выражается в значимо меньшей толщине льда при имеющемся снежном покрове (в сопоставлении с соседними озерами).

Особенности гидрохимического режима.

Изучаемый район расположен в гидрохимической провинции преимущественного распространения первичных пресных вод гидрокарбонатно-кальциево-магниевого типа, тип водных масс в основном соответствует С ^^ > С , С ^(по О.А.Алёхину).

Общая минерализация озер в летний период колеблется от 189 мг/л (оз.М.Кисегач)до 536 мг/л (оз.Чебаркуль), общая жесткость изменяется в пределах 1,99 - 4,08 мг экв/л (мягкие и умеренно-жесткие воды).

Кислородный режим в озерах в целом благоприятен, за исключением оз.Табанкуль, М.Геренкуль и участка разработок сапропеля на оз.Б.Боляш.

Летом в поверхностных слоях наблюдается некоторое перенасыщение растворенным О2. связанное с прогреванием воды и процессом фотосинтеза (фитопланктон)- Также в период летней стратификации в придонных слоях большинства озер наблюдается дефицит растворенного Ог до 1-30% насыщения. Только в оз.Б.Кисегач содержание растворенного Ог не опускается ниже 50% насыщения.

Водные массы загрязненных озер Табанкуль и М.Теренкуль в период летней стратификации сильно отличаются по газовому режиму и рН (по глубинным горизонтам). В один и тот же день рН в поверхностных слоях может достигать 9,95, в придонных - 6,54.

При перенасыщении кислородом поверхностных слоев до 180-223% в придонных слоях наличествует анаэробная зона. Нами обнаружено-существование анаэробной зоны на глубинах свыше 14-15 м в оз. М.Теренкуль в течение всего года и полное отсутствие растворенного Ог в гиполимнионе в летний период. ~

В микроэлементном составе не обнаружено отклонений - от фонового. Воды озер отличаются довольно высоким содержанием Бг, Мп, а в оз.Б.Кисегач и Б.Миассово отмечены повышенные концентрации

1Ь

Содержание биогенных элементов (соединений N и Р) определяет развитие сообществ продуцентов в озерах и тесно связано с антропогенным загрязнением озер в результате поступления хозяйственно-бытовых стоков и рекреационной деятельности.

Концентрация Робш в озерах заповедника составляет 0,025 - 0,09 мг/л, в озерах курортной зоны 0,06 - 0,16 мг/л, в оз.Табанкуль и М.Теренкуль -0,6-2,12 мг/л.

Повышенное содержание биогенных элементов и аномальные отклонения кислородного режима, отмеченные в оз.Табанкуль и оз.М.Теренкуль связаны не только с продолжающимся сбросом хозяйственно-бытовых стоков, но и с выносом ранее накопленных биогенов из донных отложений.

В районе пляжей оз.Еловое и Б.Кисегач зафиксированы повышенные концентрации анионоактивных ПАВ по сравнению с центральными частями этих озер. Скорее всего, это связано с применением купающимися моющих средств.

Особенности гидробиологического режима озер.

Озера Чебаркульской группы имеют различный уровень биопродуктивности, тип трофии колеблется в пределах от олигомезотрофного до гиперэвтрофного.

Для сопоставления развития озерных экосистем были взяты параметры численности, биомассы фито- и зоопланктона в течение вегетационного периода, а также состав доминирующих видов.

Обнаружено, что озера, лежащие на землях Ильменского заповедника, имеют естественный ход развития фитопланктонных ассоциаций, характерный для мезотрофных озер. Доминантами и субдоминантами в летнее время являются диатомовые, золотистые и зеленые водоросли. Биомасса фитопланктона колеблется в пределах 0,339 - 6,5 г/м3, достигая максимальных значений за счет диатомовых.

"Цветение" синезеленых отмечено в августе и начале оеени не выше

I пепени (начальное), на оз.Бараус "цветения" синезеленых не наблюдалось.

Озера, расположенные в курортной зоне, имеют более существенные различия по фитопланктону в сравнении с заповедными озерами Озеро Б.Кисегач по уровню биомассы и доминирующим видам сходно с озерами заповедника, но видовой состав диатомей-доминант значительно беднее. В оз.Чебаркуль в „ачале и середш1е ^

доминируют золотистые и пирофитивые водоросли, в августе - зеленые и си незеленые. Биомасса фитопланктона озер курортной зоны составляет 0,106 - 12,7 г/м\ максимальные значения достигаются за счет диатомовых водорослей. "Цветение" синезеленых на оз.Б.Кисегач, Чебаркуль достигает 2 степени, на оз.Еловое "цветения" не наблюдалось.

В озерах, являющихся приемниками хозяйственно-бытовых стоков (оз.Табанкуль, М.Теренкуль), основными доминирующими видами являются зеленые и синезеленые водоросли. Период доминирования синезеленых водорослей по сравнению с остальными озерами группы значительно больше и может продолжаться с середины июня по начало октября с максимумами в июне и авгусТге-сентябре. Вода озер в течение летнего периода практически непрерывно находится в состоянии "цветения" 1-3 степени, в отдельных случаях "цветение" синезеленых достигает 5 степени (гиперцвегение). Диатомовые водоросли в составе доминирующих видов отмечаются только в мае и октябре. Биомасса фитопланктона за вегетационный период колеблется в пределах 0,211 -1120 г/м\ максимальные значения - за счет синезеленых водорослей.

- Зоогшанктонные сообщества изучаемых-озер можно сгруппировать следующим образом:

- относительно разреженные сообщества оз.Б.Кисегач и М.Кисегач (до 100 тыс.экз./м3),

- более плотные стабильные ценозы озер Еловое, Бараус, Б.Миассово, М.Миассово, Б.Боляш, Чебаркуль (100 - 250 тыс.экз./м3),

- нестабильные сообщества подверженных загрязнению озер Табанкуль и М.Теренкуль (30- 1500тыс.экз./м3).

Основу биомассы, зоопланктона составляют кладоцеры, вторая по величине биомассы группа организмов - копеподы. Развитие коловраток наблюдается в начале лета и осенью.

Наибольшее отличие по составу зоопланктона наблюдается в озерах Табанкуль и М.Теренкуль. Отмечено выпадение массовых видов, широко распространенных в соседних озерах - Daphnia cristata, Bosmina kessleri, Kellicottia longispina и др. В озерах Табанкуль и М.Теренкуль доминируют свойственные загрязненным водам коловратки рода Brachionus.

Общее подавление зоопланктона в летний период, массовое развитие коловраток, происходящее на фоне угнетения кладоцер в оз.М.Теренкуль, указывает на гиперэвтрофирование водоема.

В озерах Табанкуль и М.Теренкуль в августе 1995 г. (по сравнению с другими озерами группы) отмечены самые низкие показатели индекса видового разнообразия Шеннона (1,18 - 1,22) и самые высокие (1,91 -2,33) значения сапробности по Пантле-Букку.

В ретроспективном плане отмечены изменения в составе зоопланктонного сообщества оз.Б.Кисегач. Произошло сокращение видов рода Mesocyclops, отмечено появление популяции Cyclops vicinus, вида, характерного для эвтрофных вод, ранее в озере не отмечавшемся. Биомасса зоопланктона в течение летнего периода возросла от 0,3 - 0,5 г/м* в 1972-1973 гг. до 0,7 - 1,6 г/м* в 1995-1996 гг.

При изучении состояния биохимических процессов в организмах чебака и окуня в озерах Чебаркуль, Еловое, Табанкуль, М.Теренкуль, Б.Кисегач было установлено: в высокотрофных озерах Табанкуль и М.Теренкуль обнаружено достоверно меньшее (р<0,05) накопление в тканях рыб Мп, чем в рыбах из озер Б.Кисегач и Еловое. Это связано, по-видимому, с активным поглощением Мп в оз.Табанкуль и

оз.М.Тсренкуль другими экологическими группами (фитопланктоном и макрофигами);

В накоплении чужеродных веществ печенью рыб, определяемого по характеристикам процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) в микросомах печени, была установлена следующая зависимость: в озерах с различным уровнем трофии и антропогенного загрязнения (озера Чебаркуль, М.Теренкуль, Б.Кисегач) накопление происходит с достоверными (р<0,05) различиями в образовании малонового диальдегида (МДА), являющегося конечным продуктом ПОЛ.

У рыб (окунь) из оз.М.Теренкуль наблюдается исчерпание уровня антиокиспительной системы, что свидетельствует об общем угнетенном состоянии популяции. В то же время высокий уровень МДА в оз.Б.Киссгач и Чебаркуль указывает на совершающуюся перестройку экосистем этих озер под воздействием антропогенного фактора.

В качестве дополнительного показателя уровня трофии и загрязненности водоемов по биохимическим процессам в печени окуней представляется возможным использовать отношение МДА/МДА+Ре3+. Нами отмечено, тго значения этого соотношения изменяются в пределах от 1,0 (высокотрофное озеро) до 1,5 (мезотрофное озеро).

Метод изучения биохимических процессов в рыбах с целью определения степени угнетения гидробионтов и состояния экосистемы водоема представляется перспективным при дальнейших исследованиях.

Трофия и качество вод и оптимизация озерных экосистем.

По совокупности гидрологических, гидрофизико-химических и гидробиологических показателей определены современный уровень трофии и класс качества вод изучаемых озер (табл.2,3):

- мезотрофный-оз.Б.Кисегач, Б.Миассово;

- мезотрофно-слабоэвтрофный - оз.Еловое, М.Кнсегач, Бараус;

- слабоэвтрофный - эвтрофный - оз.М.Миассово, Чебаркуль;

- эвтрофный - оз.Б.Боляш;

Таблица 2

Значения трофического индекса'(Т81, Carlson, 1977) в центральных частях озер (август)

TSI Чебар куль Еловое Б.Бо-ляш Табап куль М.Теренкуль Б.Ки-сегач М.Ки сегач Б.Ми ассо-во М.Миас сово Бара ус

1994 53-56. 40 - 59 64 38 - - - -

1995 56 41 - 60 80 42 - 46 51 43

1996 52 40-42 53 50 58-59 43-44 44 43 47-49 42

Пределы колебани я TSI 52-56 40-42 53 50-60 58-80 38-44 44 43-46 47-51 42-43

Чебаркуль Еловое Б.Б ОЛЯ ш Табанкуль М.Теренку ль Б.Кисегач М. Кисе гач Б.Миас-сово М.Миас-сово Бараус

1995 | 1996 1995 ( 1996 1996 1995 | 1996 1995 | 1996 1995 | 1996 1996 1995 1996 1995 1996 1995 1996

Цветность 2 3 2 2 3(5) 3 3 4 2-3 2 2 2 2 2 2 2-3 - 1-2

МН.мг/л. А- 3-4 6-7 4 5-6 7 7 7 7 7-8 1 5-6 3-7 2-3 4-6 2 4 4 2-5

Робш. мг/л. 4 6 4 5-6 5-6 9 8-9 9 8-9 4 6 6 3 6 4 7 2-3 7

02% насыщ. 3-9 4 4-5 4 5 8-9 6 9 9 3-4 3 4 5-9 4 5-8 4 4 4

Окисляемость перм.,мг.О/л. 5 5 6 3 6-7 7 5-6 7 6 5-6 4 4-6 4 5-6 4 4 5 5

БПК. мг/л. 6 5-6 4-5 5 6 7 6 8 8-9 6 4-6 4-5 7 3-6 6 6 6 4

Биомасса фитопланктона, мг/л. 6-7 6 3-4 4 3 4-5 5 9 6 2-3 4-5 4 3 4 5 4 3-4 5

Суммарный индекс 4,9 5,3 4,1 4,1 5.3 6,5 6,0 7,6 7,0 3.6 4,2 4,4 4,2 4,5 4,5 4,5 3,9 4,2

Класс трофии эвтрофный мезотроф-ный эвтроф ный эвфофно-политроф-ный политроф-ный мезспроф-ный мезо троф ный мезотроф-ный мезотроф-ный мезотроф-ный

Класс качества За 36 За 36 4а 46 26 За За За За 26 За

( )* - цветность в районе добычи сапропеля

- эвтрофпо-политрофный - оз.Табанкуль;

- эвтрофно-гипертрофный - оз.М.Теренкуль.

Установлено, что озера Б.Кисегач, Чебаркуль, Табанкуль и М.Теренкуль с 1929-74 гг. перешли на более высокий уровень трофии по причине антропогенного воздействия на экосистемы этих озер.

Оз.Б.Кисегач до начала 1970-х сохраняло олиготрофный тип экосистемы, оз.Чебаркуль до начала засухи 1974-76 гг. было мезотрофным - слабоэвтрофным, оз.М.Теренкуль в 1929 г. было олигомезотрофным, и, по-видимому, в 1949 г., до начала сброса в оз.Табанкуль сточных вод, оно было мезотрофным.

Основной причиной произошедших изменений стало влияние сброса хозяйственно-бытовых сточных вод (озера Табанкуль - М.Теренкуль -Б.Кисегач) и значительное уменьшение водности (оз.Чебаркуль).

Качество вод (Методика СЭВ, 1982) у большинства озер соответствует III классу (умеренно-чистая), оз.Чебаркуль - III-IV классу (умеренно-чистая - незначительно загрязненная), оз.Б.Боляш - IV классу (незначительно загрязненная), оз.Табанкуль - IV-V классу (незначительно - сильно загрязненная), оз.М.Теренкуль - V-VI классу (сильно - очень сильно загрязненная).

Предложенные меры по оптимизации нарушенных экосистем (оз.Табанкуль, М.Теренкуль, Б.Кисегач) включают в себя комплекс профилактических и восстановительных методов, направленных на сокращение попадания биогенных веществ из воды и донных отложений.

Нами предложено проводить поэтапную оптимизацию в системе озер Табанкуль - М.Теренкуль - Б.Кисегач, которая включает в себя дополнительную очистку сбрасываемых сточных вод.извлечение части донных отложений на оз. Табанкуль, изоляцию донных отложений на оз.М.Теренкуль, аэрацию вод гиполимниона и применение биоманипуляционных методов.

Кроме того, предусматривается введение дополнительной физико-химической сгупени очистки на протоке Терсмкуль - Киссгач в комплексе с биопрудом.

. Поэтапная оптимизация озерных экосистем подчинена единой цели -—Ю " РСКРСа,,И°,ШЫХ РССУРС°В

Рекомендован,,, способь, добычи сапропеля на оз.Б Боляш с минимизацией нефтяного загрязнения и взмучивания, разработана стратегия поэтапного освоения сапропелевой залежи с целью сохранения гидрологического режима озера и существующего типа трофии.

.. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .Озера Чебаркульской группы, расположенные близ восточных склонов Ильменского хребта (Южный Урал), в течение нескольких Десятилетий испытывают ощутимое антропогенное воздействие на акватории и прибрежные ландшафты, которое особенно усилилось в последние 20 - 30 лег и „мсег тенденцию к дальнейшему увеличению

¿Выполненная автором работа позволила выявить произошедшие изменения в химическом составе вод и гидробиологических сообществах озер в ретроспективном плане с 1929 по 1996 гг., а также зафиксировать современное состояние изучаемых озерных экосистем.

3.В результате проведенных комплексных исследований установлен современный трофический статус и класс качества вод . озер Чебаркульской группы.

4.Наиболее значительные изменения произошли в экосистемах озер

Табанкуль и М.Теренкуль, вызванные продолжительным воздействием

сброса в эти водоемы хозяйственно-бытовых стоков. Отмечается

выпадение состава гидробионтов массовых видов, смена

Доминирующих видов ф„,о- и зоопланктона, а к.кже изменение газового режима и режима биогенных элементов.

2ч

Впервые для оз.М.Геренкуль отмечена круглогодично существующая бескислородная юна глубже 14 - 15 м. В 1995 г. по критериям оценки экологической обстановки оз.М.Теренкуль впервые отнесено к категории водоемов экологического бедствия.

5.Лвтором обнаружены достоверные (р<0,05) отличия в накоплении марганца в тканях окуня и чебака в высокотрофных озерах М.Теренкуль, Табанкуль по сравнению с рыбами из озер Б.Кисегач и Еловое. Весьма перспективным представляется дальнейшее изучение обнаруженной нами связи между содержанием марганца в тканях гидробиоитов в период пика вегетации и уровнем трофии водоема.

6.Проведенные исследования ферментативных изменений в печени эндемичных рыб показали достоверное отличие популяций в озерах с различной степенью трофии и загрязненности. В. качестве дополнительного показателя уровня трофии и загрязненности водоемов представляется возможным использовать отношение МДА/МДА+Ре2*. Отмечено, что значения этого показателя изменяются в пределах от 1,0 (высокотрофное озеро) до 1,5 (мезотрофное озеро).

7.Для озер с нарушенными экосистемами нами предложены восстановительные и профилактические меры на основе методик, применявшихся или рекомендованных к применению в подобных случаях в России, странах Европы и США. Практические рекомендации по улучшению качества воды предложены для озер Табанкуль, М.Теренкулъ, Б.Кисегач, Еловое, Чебаркуль; кроме того, разработан оптимальный режим добычи сапропелевых илов на оз.Б.Боляш.

8.Выполненная работа имеет важное прикладное значение для разработки программы исследования озер других курортных зон, как на Южном Урале, так и расположенных в сходных природных условиях. Для озер Чебаркульской группы данная работа имеет мониторинговое значение, что особенно ценно при изучении озер в будущем.

У.Применяемая нами методика комплексного исследования I пдрологичсских, гидрохимических, гидробиологических параметров (с

биохимическими исследованиями на организмснном и популяниопном уровне) подействовала углубленному анализу озерных экосистем в условиях антропогенного воздействия, успешно апробирована на озерах Чсбаркульской группы и может быть рекомендована к применению на водоемах любого ра и га.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. С.Г.Захаров, М.А.Андреева. Антропогенное влияние на озера Чебаркульской группы.// Материалы конференции по итогам научно-исследовательских работ преподавателей, сотрудников и аспирантов. ЧГПИ, Челябинск, 1994, с.96-98.

2. С.Г.Захаров. Современное состояние озер Чсбаркульской группы.// Регион и география./ Тезисы докладов международной научно-практической конференции., ч.З. Пермский университет, Пермь, 1995 с.54-56.

3.М.А. Андреева, С.Г.Захаров. Воздействие рекреации на экосистемы озер7 Роль географии в решении экологических проблем. Челябинск, 1995, с. 17-! 8.

4.С.Г.Захаров, В.В.Харунжин. Проблемы курорта "Кисегач": рекреационная нагрузка и качество воды в озерах./ Проблемы экологии Южного Урала, №3,1995.

5.С.Г.Захаров. Озерные геосистемы: определение и классификация./Проблемы экологии Южного Урала, №1,1996.

6.М.А.Андреева, С.Г.Захаров. Типологические изменения озер Южного Зауралья.// Материалы конференции по итогам научно-исследовательских работ преподавателей, сотрудников и аспирантов. ЧГПУ, Челябинск, 1996,с.38-41.

7.С.Г.Захаров, А.А.Неплюев. Исследование антропогенного загрязнения озер Табанкуль и М.Теренкуль курорта "Кисегач".// Курортные и »реформированные физические факторы в профилактике заболеваний и оздоровлении населения. Челябинск, 1996, с.24-27.

8.С.Г.Захаров. Исследование современного состояния оз.Б.Боляш.// Управление устойчивым водопользованием./ Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Москва - Екатеринбург, 1997, с.84-85.

9.С.Г.Захаров. Рекреационное воздействие на аквальные комплексы Киссгачской курортной местности.// Актуальные проблемы эколого-географического изучения Урала.../Тезисы докладов. УрГПУ, Екатеринбург, 1997, с.78-79.

10.М. А. Андреева, С.Г.Захаров. Экологические последствия рекреационного использования озер Южного Урала.// Современные проблемы географии России и родного края./ Тезисы докладов. КГУ, Курган, 1997, с.З.