Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эволюция и современное состояние экосистемы озера Увильды (Южный Урал)

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

Автореферат диссертации по теме "Эволюция и современное состояние экосистемы озера Увильды (Южный Урал)"

Кб Од

2 9 МАЙ 1995

Комитет Российской Федерации по водному хозяйству Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов

На правах рукописи УДК 551.481.1:502,7:551.7

Р А Д Л Е В А Виктория Юрьевна

ЭВОЛЮЦИЯ и СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМЫ ОЗЕРА УВИЛЬДЫ (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

11.00.11 Охрана окружающей среды и рациональное использование природых ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Екатеринбург — 1995

Работа выполнена в Челябинском государственном ордена «Знак Почета» педагогическом институте.

Научные руководители:

доктор географических наук, профессор М. А. Андреева, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник В. И. Хомутова.

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Г. И. Белоненко, кандидат биологических наук Н. К. Панова.

Ведущая организация:

Уральское бассейновое водохозяйственное управление.

Защита диссертации состоится « » 1995 г. в / / часов на заседании специализированного совета К 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 » _1995 г

Ученый секретарь специализированного совета

-3-

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми.

Знание тенденций в развитии природы является важным звеном в решении проблем еч охрани,преобразования и прогноза.Уто особенно актуадьго в современнув эпоху активного воздействия человека на окружающую среду.

С особой остротой вопроси рационального природопользования встают в регионах и высокой степенью концентрация промышленного и сельскохозяйственного производства.К таким регионам относится и Юишй Урал,где интенсивное освоение природных ресурсов началось более двух столетий назад.

Озера играют важную роль в структуре водопотребления на Южном Урале,испытывающем значительная дефицит водных ресурсов в условиях возрастающей антропогенной нягрузки,Научной основой для разработки мероприятий по всестороннему рациочальному использованию озер дслжнн jtotb комплексные лимнологические исследования, опирающиеся на достижения фундаментальной науки,что позволит решать конкретные практические задачи на качественно новом уровне.Озернке экосистемы возникают не изолированно,а в процессе естественно-исторического развития ландва^та в целом,поэтому онтогенетический подход .широко применяемый в научной практика, необходимо внедрять и ч лимнологии.

Озеро Увнльды - крупнейшее да Урале,памятник природа,входящий в число самих хрупннх й интересных озер России.Кроме того, о 1971 ,г. озеро Уайльды е:<лючено в список "Проекта АКЛА",который относится к сфере деятельности Международной ассоциации лимнологов /SIL / в числе других водоемов мира,подлежащих первоочередной охране и гзучению.

Проблема.цель к задач.1 исследования,

Е| работе рассматривается ojivh из вопросов ироб-еш вз->имо действия природы я общества на примере изучения эво чили конкретной озерной экосистемы под влиянием естественных и антропогенных факторов с момента ее возникновения.Кроме того,существует пр тема изучения особенностей цриродкта условий голоцена как современного этапа развития Земли,отмеченного глобальными катаклизмами и значительными изменениями природной среды.Это особенно акт^льно для Урала как связующего звена мевду палеогеографическими схемами голоцена европейской и азиатской частей Северной Евразии.

-4В сгчзн с,этим,большое внимание в-раооть уделено эволюционному .разделу.Только палеолишологичеекие исследования дают возы/ юсгь понять многие аспекты в развитии жизненных циклов озер и ах современного состояния,которые находятся в прямой зависимости. от природных факторов и их изменений во времени.

; -Недостаточная, изученном1!- эволюции озерных систем Урала, . противоречивость полученных ранее данных,несовершенство методов исследований--также явагись поводом для1 продолжения палеолимно-логических реконструкций этого региона.

Эволюционный подход приобретает особое значение из-за необходимости прогностической оценки перспектив использования ресурсов той или иной экосистемы на раиаонельном уровне.Для озерных экосистем при таком подходе проявляются естественные и антропогеннее- -трансформации ландшафтов водосборной площади,начало хозяйственной деятельности человека и степень ее влияния на окружающую, сред:/,а такие важнейшие палеогидрологические изменения. Это вески важно в евпзи с оценкой антропогенного воздействия и исторических: процессов атрофирования такого крупного резервуара качественной пресной воды на Урале как озеро Увилыш.

Целого исследования являлась реконструкция основных отапов эвлюции экосистемы озера Увилъ.йН на.основа комплексного изучения донних отложаний.а гекже сценке современного состояния акосисте-мц,особенностей и тенденций ее развития для обоснования мероприятий но оптимизации природопидьзосшин.

Дет достижения поставленной дели решались следующие задачи:

- би^страть. графическое и геохронологическое расчленение озерных осадков позднь-послеледниковья на палинологической основе;

- сопря;».ешшЯ анализ результатов саороьо-польцопого анализа и данных других методов исследований /лктолого-геохимического. диатомового,остракодового и др./;

- изучение таксономических: особенности слорояо-инльцешх спектров в понорхностних- осадках озера Упильдн для получения ак-туялис, ичссдоД основн при интернрчтачии ископ&емих .данных,а также сопоставления споктроч озерного и почвенного генезиса;

- восстановление динамки'растительного покрова кзу'змой тг;[)р1тори}.,п-;лр.ог}'дрплогичс(,кого {.еж;...» озера и показателей антропогенных изменений ¡эчоглстеьш;

- кнЕвление современны/ -¿яяико-геогра¡теашк и лимнологи-

ческих особенностей экосистемы озера Увильды и последствий антропогенного воздействия на нее,

Фактический материал..

В основу работы положены материала собственных полевых и аналитических исследований автора.проведенных в 1987-19У4 гг. Для решения поставленных задач была разработана программа полевых и камеральных работ.В ходе нескольких экспедиций,организованных совместно со специалистами Института озероведения РАН /г.Санкт-Петербург/ а научными сотрудниками Челябинского государственного педагогического института была получены 3 разреза дошшх отложений с ненарушенной стратификацией мощностью ог 152 до 485 см из различных лаягшафтных зон прибреишой части озера Увильды и Э шурфа глубиной до 70 см с западного побережья озера /бывшая литоральная зона/.По всей акватории /продольный и поперечный пробили/ ¡г аста водосборной площади отобрано более 30 поверхностных проб современных донных отложений и почв из различных растительных ассоциаций.Отложения исследовались на остаточную намагниченность м содержание радиоактивного стронция,проводились таюке эадгеры уровня твмю-излучению по акватории, водосбору и всей толщине осадка.Изучались геокомплексы побережий озера Увильды,характер и степень зарастания акватории и микроэлементный оос-таь.вод.

Обработка полученных материалов цроводилаоь.в основном, в лаборатории палеогеографии озер Института озероведения,а та*..*е в ряде других учреждений Российской Академич Наук.Две радиоуглеродные даты по опорному разрезу получены в лаборатории геохронологии Санкт-Петербургского университета под рукогодстном доктора ^иг. ?ческих наук Х.А.Арсланопа.

Автором полностью освоен один из ключевых уходов палеогеографии - спорово-ппльцевой анализ.яглгча'эдий отбор и лабораторную обргбот ' образцов,видовой м статистический анализ,построение опорово-пыльцевых диаграмм и циклограмм о их после, оцей ин'-'ер-прр^ациай.

При оценке антропогенного этапа эволюции и современного состояния экосистемы озера „вчльды были испольловаш литаратурнчр и кармгра^ическио источники,а также фондовые материалы и результаты личных наблопоннй.

Цаучпая »оп'/.-)цаг

I»Iгориые.благодаря шлплексиому испоизованиа основных мето-

дов изучения истории озер и радиоуглероднс.чу датированию донных обложений были восстановлены этапы эволюции крупнейшей озерной экосиогомы Урала и коцучена наиболее полная и дробная спорово-пильцовая диаграмма поздне-послеледниковых отложений о подмазкой историей развития лесной растительности и подзональним расчленением.Охарактеризован впервые для Урала слой среднего дриа-са и отмечено двухфазное развитие растительного покрова в ал-лерёдский межстадиал.

Определена роль региональных факторов в формировании таксономических особенностей спорово-пыльцевих спектров современных донных отложений а выявлены общие закономерности,характерные для всех крупных озер лесной зоны.

Полученные результаты позволили / с учетом радиоуглеродных дат/ устранить существование© ранее противоречие в оценке возраста наиболее древних озер ¡Сйшого Урала и определить его как среднедриасовое /ОН - 2/.

Впервые предпринята попытка исследовать остаточную намагниченность донных отложений озера Уайльды,а также радиационный фон осадка по всей толще и содержание радиоактивного стронция в современном слое.

С учетом тенденций развития экосистема.рассмотрены важнейшие особенности антропогенного этапа ее эволюции.Дани практические рекомендации по проведена» комплекса мероприятий по рациональному использованию и охране ресурсов экосистемы озера Увиль-ды с учетом этих особенностей.

Практическая значимость результатов исследования..

Полученные новые фактические данные по аволюции крупнейшей озерной экосистемы Урала,динамике климатических условий,растительного покрова и водного режима озера могут стать основой для создания модели /стандарта/ рационального природопользования водной экосистемы с учетом естественных эволюционных тенденций,изменения тропического статуса и влияния антропогенного фактора во времени.

Материалы исследования вошли в иаучно-техническнй отчет "Прогноз состояния побережий и акватории озера Увильды".использовались Экологическим фондом Челябинской области для комплексной оценки современного состояния экосистемы водоема и возможностей его воссгаиовлечия.Некоторые выводы работы включены в спецкурс "Географический прогноз" на естественно-географическом

факультето ЧГТП1 и могут Сыть рекомендованы для решения конкрот-них част« задач епециалистам-якологам.а также организациям, занимающимся проблемами водного хозяйства.Выявленные тенденции развития природной среди изучаемой территории в голоцене ^огут быть использовали для прогноза естественного развития озерных экосистем м гтрмродной обстановки п целой для всего региона.

.Апробация работы и публикации..

Изложенные б работе материалы докладывались и обсуждались на второй Всероссийской конференции по эколого-экономическим основан безопасной жизнедеятельности /Новосибирск,19УЗ/. УП Палинологической конференции /Саратов,1УУЗ/,на заседании палинологической секции ]усского Ботанического Общества /Санкт-Петербург, 19У4/,Всероссийской научно-практической конференции "Зко-системныИ подход к управлению водными ресурсами в бассейна рек" /Екатеринбург,1УУ4/.Меящуиародной научно-практической конференции "Регион и география" /Нермь,1уу5/,а такяо ежегодных научно-практических конференциях ЧГПИ /Челябинск,1У90-1УУ5/.Результаты исследования включены а научно-технические отчеты /ЧГ1Ш.1У87 1УУ4/.По теме диссертации опубликовано 6 работ.В 1УУ4 г. п числе специалистов,работавших по проблеме "Эволюция и соврсмеиноо состояние озер Южного Урала",автору присужден грант Меадународного научного фонда Дж.Сороса /раздел по эволюции экосистемы озера Увильди/.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения,пяти глав,заключения и списка литературы /140 наименований,из них 8 - зарубежные/.Объем диссертации 150 страниц,включая 20 таблиц и 10 рисунков.

Автор виракаег глубок/о признательность научным руководителям работы - доктору географических наук,профессору Андреевой М.А. V доктору географических наук.ведущему научному сотрудник-»' Института ^переведения РАН Хомутовой В.П.,а также специалистам Института озероведения РАН - доктору биологических наук Давыдовой Н.Н.,кандидату геолого-минералпгичсоких наук Кеуструевой И.Ю. .кандидату географических наук Оуйс.тто Д.А. за значительную помощь и участие в подготовке работы к научные консультации.

Автор искренне благодарят доктора химических наук,профессора Йзнкт-Петербургского университета X.А.Арсланона,доктора био.яиги-ческих наук.профессора Зоологического института РАН Старобогато-в.4 И.И..педущето научного сотрудника Ю.кно-Уральского филиала РооНИИВХ,кандидата географических наук Кривспалопу З.Ф. .кандидата

географических наук Мусатова В.А. и всех,кто оказывал помощь в проведении исследований и написании диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАКУМ

; Во введении обоснована актуальность теми,(¡формулированы проблема,цели и задачи исследования.их научно-теоретичзское и практическое значение.

Цзрвая глапа посвящена факторам природной среды,определяющим современные физико-географчческие особенности экосистемы озера Увильды.На основе литературных данных анализируются особенности лигогенной основы и гидрогеологическая характеристика водооборной площади озера Увильды.

Особое внимание обращено нп климатические условия и ландшафтную структуру водосборной площади.Показано.что сочетание" регионального и местного перераспределения тепла и влаги в пределах предгорного геоморфологического уровня ведет к мозаичнос-ги тепло- и влагообеспечешости почвенного покрова и значительному разнообразию флористического состава.

Глава П Лимнологическая характеристика озерной экосистемы Увильда.

Тектоническое происховде з озера Увильды и приуроченность к зоне разлома в значительной степени определяют его форму и размеры,влияющие на весь комплекс лимнологических характеристик, а также гидрохимических и гидробиологических особенностей.Об'ем озера при естественной отметке уровня - 1000 млп.м3,площадь зер-, кала - 69,1 км2,максимальная глубина - 38,6 м,средняя - 15,6 м. /до спуска воды в 1975-76 гг./.Озерная котловина имеет неровный рельеф с разнообразными грунтами и распадается на 3 плеса.На озере более 50 островов общей площадью около 6,7 км2.Озеро Увильды имеет небольшой.слабо освоенный водосбор /220,10 км2/, малую относительную величину притона.и очень слабый водообмен,который происходит в течение 10-30 лет.Главные источники нитанил-подземные воды.Озеро находится в области достаточного увлажнения, /Кузд от 0,8 до 1,0/,лля него характерна четко выраженная изменчивость водного режима и колебания уровня в течение года в связи с сезонным изменением водного баланса,Внутригодозая амплитуда колебания уровней небольшая и состааляег в среднем 20-25су..В це-лг'М.иодний рс;гач озер! Увильды характеризуется устойчивостью. Расчеты показали.что водный баланс водоема положительный.Озеро

Увильды устойчиво и в термическом отношении - разность температур придонного слоя в течение года составляет не более 4-Ь°0,в зимний и летний сезон четко выражена температурная стратификация. Многолетние наблюдения за гидрохимическим режимом обнаруживают стабильность химического состава и незначительные пределы колебания общей минерализации.По преобладающим ионам и соотношению между ними,вода относится к сульфатно-иаириевому типу ' гидрокарбонагного класса смешанного,преимущественного магниевого и кальциевого катиенного состава.т.е. является типичной для данного ландшафта и подчиняется закону географической зональности. Минерализация изменяется в пределах 200-о75 мг/л,жесткость - от 8,4° до 9,5°.Измеренная нами прозрачность воды колебалась от 8-12 м летом до 16,2 м зимой.Кислородный режим озера Увильды.в целом,благоприятный.В гидробиологическом отношении водоем изучен недостаточно.Исследования УралПИИВХа в 1905-86 гг. показали неоднорс, .ость продукционных характеристик фитопланктона и соотношения ирсдукционно-деструкцнонинх процессон.что свидетельствует о неустойчивости гидробиологического режима.В целом,озеро Увильды можно отнести к группе слабомезотрофных по содержанию хлорофилла "а",а также отметить низкую продуктивность бентоса и обедненный видовой состав ихтиодоуны.

Глава Ш Палеолимнологичеокие исследования на Южном Урале и мето,«д научения истории озер .

Исследования истории озер Урала,особенно Юлного Заурал- *, немногочисленны.Результаты палеолшшологических работ освещены в трудах А.П.Куэе /1939/,Г.А.Благовещенского /1940/,М.И.Нейш-тадта /1940/,В.Н.11рокшиной-Лавренко /1945/.Д.А.Ласточкина /1У4.>/,в. С.Шешуковой /1ь:51,1955/ и др^тими авторами. Впервые ме-■"од пыльцевого аналига к изучению торфяников и сапропелевых залежей применил И.П.Герасимов /1926,1536/,ьспроса о возрасте уральских торфяников и сапропелем касались также Р.С.Генкель и П.1 .Пономарев /1940/,а позяе-Н.Я.Кац /'.941/.

■ Наибольший вклад в изучение озер Урала внес академик £>.Н. Су. чев,изучиши11 совместно с Г.И.Поплавской в 1942-1943 гг. болев 100 озер и нескол/ о торфяников значительно? территории Среднего и Юкного Урала и Зауралья и сделавший важные теоретические обобщения.И глаье также обобщены результаты современных исследований Института озероведения РАН /середина 70-х годов/, II.К.Пановой /1937/ и др.Рассмотрены ванне йшю методы изучения

иотории озер,попользованные в работе,их особенности и значение дли палеолимнологических реконструкций.

Глава 1У волюция экосистемы озера Увильды.

В главе члагается основной фактический материал работы: результаты палинологического,диатомового и других палеонтологических анализов и выполненные на их основе палеогеографические реконструкции,анализируются таксономические особенности современных спорово-иктьцешх спектров в поверхностных осадках озера Увильды.

Изучение современных снорово-пыльдевых спектров как актуа-листической основы при интерпретации ископаемых данных,показало для озера Увг ьды абсолютное доминирование пыльцы древесных пород - 91$ от общего флористического состава,причем только на 3 вида березы и сосну приходится 4Ъ,5% и 37,7$ соответственно.что составляет 83,4 > от общего количества определенны * микрофосои-лий.Внутри древюсной группы этот показатель еще выше - 89,5$ против 10,представлявших И остальинх древесных форм.Участие травянистых растений в спектрах весьма невепико- 7,9%,хотя систематический список достаточно разнообразен - до 24 коыпонен-тов!явно преобладает пшыш полыни /30,62 внутри группы/.осоковых /14,злаков /\2,Ш и паровых /10,Макрофиты,несмотря на довольно большую площадь зарастания акватории , до 17$,вкло» чая бывшие заливы/ в составе спорово-пыльцевых комплексов роли практически не играют,так же как и споры /1,1&Л

Всего изучено 24 пробы современных донных отложений и 6 почвенных проб,показавших сходство количественных и .качественных характеристик со спектрами озерного генезиса.

Изученные наш; спороао-пыльцевые спектры отражают широ.го-региог.зльные особенности и несут информации прежде всего о зональном типе растительности - береьово-мелколиствешшх и сосно-во-березовых лесостепных ландшафтных ко^ялексах,типичных для северной подзоны лесостепной зоны восточного склона Южного Урале .Вкоская степень осреднения,абсолютное доминирование древесной груши в составе спектрог,незначительная роль пыльцы травянистых растений и эпизодическая встречаемость споровых и узколокальных элементов /ольха черная,макрофитн/ при почти полном -отсутствии заносной пыльцы других ландшафтных зон.выявленные для озера Увильды,являются типичным для всех крупных и крупнейших озер, и отмечены в рассмотренных наш работах В.П.Гричу-

ка и Е.Д.Заклинской ,М.В.КабайленеД!.ИЛомутопой и других авторов.

Палеолимнологическио исследовании на озеро Уайльды ¡оне^ не проводились,никаких сведений по истории развития этой озерной экосистемы нет.Нами были отоорани с лодки и со льда 3 колонки донных отложений мощностью от 152 с*' до 485 см с ненарушенной страгг^икацией.

Основной /опорный/ разрез мощностью 455 см имеет без перерывов в осадконакопленил следующее строение /сверху вниз/:

0,0 - 3,25 м - сапропель, оливкопго цвета,бескарбонатный, жидкий,однородный,оез примесей, алеврит - пелитового состава; 3,25 - 4,28 м - сасропепь,светло-оливковый,розовато-

белесый, карбонатный,плотный,пелит-алов-ритовый.слоистый /переслаивание светлых, насыщенных кзрбанатеми слоев и темных, насыщенных гумусом/,содержит значительное количество раковин моллюсков и их обломков

4,28 - 4,40 м - тор£,бурого цвета,плотный,"сухой" 4,40 - 4,55 м - песок разнозерниотнй,серый Гранулометрический состав озерных осадков в скважине достаточно однороден.Наблюдается некоторое погружение осадка в нижней «асти разреза за счет увели" чтя алевритовой и пес аной фракций.Кремнеземистый сапрои>...ь имеет более тонкий гранулометрический состав /ьелитовая фракция иногда превышаем 50%/. Карбонатный сапропель отличается от кремнеземистого более низким содержание,»! органического вещества /20-50'/? против / 45-75$ ЛПП; ПРЛ ~ потери при прокаливании/,а также повышением содержания карбонатной углекислоты - СО^ /возрастает от 1,5 до 25/о/.

Такая стратификация донных отложений является характерной для озер пшюго Зауралья,где наблюдаечея смена 4едий пресного мелководного водоема /гор£онакоплеиис/,васокоминзрализошнного мелководного водоема /карбонатснакопленкз/.а затем - снова пресного,но уже более глубокого бассейна /накопление кремнеземистого сапропеля/.Это подтвэркдаюг данные,полученные в разное время Сукачевым и Пппл&вской /ЖС/.Хаг'пксккм /1й68,1970/,а тшеке .сравнительный анализ наших разрезов с разрезом осадочной толши озьрл Кисегач /Хомутовя, 'МУЗ/.

-12В лаборатории геохронологии географического факультета Санкт-Петербургского университета Х.Л.Арслановым датирован радиол геродцам методом торф: 1/ глубина 4,0 - 4,1 м - 9720 + ЗЭО лет /ЯУ - 2828/» 2/ глубина 4.4 - 4.45 м - 13400 + 790 лет /ЛУ - 284?/.КраЧне ограниченное количество материала и невозможность повторного отбора образцов привели к довольно большой ошибке при датировке нижнего тор|а /4,4 - 4,45 м/.Однако,полученная дата является достоверной и вполне / с определенной поправкой/ вписывается в общепринятую геохронологическ/ю схему.Датирование озерных отложений региона Южного Урала проведено впервые.

Также, впервые 6 образцов тонных отложений из опорного разреза исследовались на остаточную намагниченность.3 Институте физики Земли /Москва/,в лаборатории палеомагнетизма В.Э.Павловым получен отрицательный результат по все.л 6 образцам,что может быть связано с локальными условиями осадконакопления в литоральной зоне,структурой и концентрацией магнитных минералов в осадке,а также статистической непредстэвительностью серии.

Из описанного разреза нами методом снорово-пыльцевого анализа послойно с интервалом 10 см /внизу - 3-5 сад/ исследовано 55 образцов.По результатам анализа методом Поста-Нильссона составлена спорово-пнльцевая диаграмма /рис.1/.

Рагрез озера Увильды охватывает весь голоцек и значительную часть позднеледниконья,причем п^здне-нослеледнкконал граница /примерно 10200 л.и./ проводится чрезвычайно четко на глубине 400-403 см. 'йркирушим горизонтом ягчястся слой аллёредско-го межста.пиала.Относящиеся к аллёреду слои /А1> / выделяются на глубине 410-437 см,причем нижняя граница проходит по контакту первого торфяного х-оризонта и подстилаеднх' его песков.Н отложениях аллербда обнаруживаются ти'пмчнне позднеледниковыо спектры, образованные сочетанием ишь да растений.довольно различны но экологии произрастания.Иа '¿.оно сравнительно небольшого содержания гылыш травянистых растений и кустарничков выявляется преобладание древесной пыльцы /в первой половине интерзала - березы,во второй половине - -березы и сосни/.Пыльна кустарников и кустарничков ирпдетаалеиа. кустарниковыми видами берез «ивами и лр.угими растениями Л! группе тр&ышисгой пыльцы преобладает полынь, маревые, злаки. Показательно присутстпие'пыльцы йодных и прибре»но-водных растений,.» также осоковых.

йз этого следует,что по составу и количествен»™ соотношениям данная флора является типично межстадиальиой /Гричук,1УбУ/. В развитии растительного покрова намечаются две фазы,Растительность первой половины аллерёда /АЬ - 1/,когда на плакорах било больше открытых местообитаний,занятых лугами и болотами, формировал« в условиях более холодного и влажного климата.Лесине ассоциации второй половины аллерёда /АС - 2/ били сложены березой и сосной.отмочалось потепление климата.

Аллерёдский интервал поиднеледниковья отвечает времени относительного потепления,уменьшения контипентальности климата "дряасових" эпох.что и вызвало преобладание лесннх формаций в составе позднеледникового комплекса растительности.Фазе березо-во-соснових лесов с элементами перигляциальиой растительности на диаграмме динннх осадков озера Увильды как и оззра Кисегач, очевидно,соответствует фаза слово-лиственничных лесов на диаграммах озерно-болотньос отложений района Среднего Урала /Сукачев,Поплавская , 19'16;Хот1'.нский, 1У68,1970;Панова, 1981/. Возможно, что время формирования этой растительной формации относится имечко к аллередоксму потеплению,а но к интервалу 17000-20000 лет,как считали В.Н.Сукачев а Г.Н.Поплавская /1946/ и не к одному из интервалов преборсального потепления в исследуемом районе,в отличие от многих районов Русской равнины,распространение перигляциальннх формаций бнло значительно меньшим.что может бить объяснено зональностью растительного покрова и значительной удаленностью территории восточного Зауралья от центра валдайского оледенения.Таким образом, по результатам спорово-пштьцевого анализа отложений озера Увильды можно утверждать,что ь наиболее древних из современных озер на Южном Урале накопление осадков началось в эпоху аллерёда около 1Й500 л.н.

По палинологическим данннм четко выделяются "дриасовые эпохи" - верхнего или позднего дриаса /Ш - 3/ на глубине •100—410 см и среднего дриаса /1)11 - 2/ на глубине 437-453 см. Спектры эпохи ПК - 2 шявлядася в разнозернистых песках в слое норного торфяного горгзонта.спектры эпохиГк - 3 - в рпушня-коном горизонте.В составе спектров г.р сравнению с аллередом отмечается резкий спад кривой шиш лрчвеешх пород,значительный подъем пыльцн травянистой растительности,кустарчикодах ое-реэ,увеличение содержания сиор."Д[иасоныс" зпохи отличались .усилившимися похолоданием и континентальиостыо климата,что нрак-

-Н-

Л1чески привело- к исчезновению лесных формаций,разаи'ию периг-ляциальных степей к бачот »причем,видимо,в период "среднего" дриаоя развитие болотоо&разовательнгго процесса шло интенсивнее, что ь^шло отражение в более высоких процентных показателях рчлыш кустарниковых берез и иву в составе спектров данного интервала. Интервал DR. - 3 -DR. -2 соответствует времени 11000л.н.

Осадки среднего дриаса в озерных разрезах Южного Урала охарактеризованы методом спорово-ныльцевого анализа впервые.

Верхняя граница позднего дриаса Л>ЯЗ / проводится на уров-аз падения кривых пыльцы травянистых растений и кустарниковых бероз.Данная перестройка спектров отражает коренные изменения в характере растительного покрова - переход от безлесных ландшаф- • тов позднего дриаса к лесным фалам послеледниковья.Пребореаль-ни!» период выделяется на глубине 365-403 см.

Пребореал - время господства на Южном Урале в условиях прохладного и сухого климата березовых /1 половина периода/ и бе-резово-сосновых лесов /П половина/.Осадки РВ-1 выделен.! на глубине 380-403 см.В составе спектров господствует пыльца древесных пород /до 84%/,значителен а процент пцльцы травянистой группы /до 19$/,споры, единичны.В группе древесных абсолютное большинство составляет пыльна бер и.Осадки FB-2 отмечены на глубине 365-380 .ом в составе спектров увеличивав!ся содержание пыльцы сосны /до .12/5/, не сколько сокращается участие пыльцы травянистых растений.

Осадки бореального перисда выделены на глубине 290-36ÜCM. С этого времени растительный покров окончательно принял лесной характер.Климатические условия отличались сравнительной конти-нонтальностью и прохладностью.Спектры донных осадков характеризуются практически одинаковым участием пыльцы берозы и сосны в отражают распространение оосново-борезозых лесов - основных лес • них формации в это время.Для первой половины бореала показательно постоянное присутствие пыльцы ели,кустарниковых берез,ивы,что свидетельствует о более влажных условиях данного интервала.Рю второй половине боргзла в составе спектров,помимо основных компоненте j /сосна,береза/, отмечены единичные зерна широколиственных пород.

Осадки атлантического периода г деляятся в интервале 290160 си.Для зоны в нелом показательно господ^во в спектрах пнлыы сосни, бе рези с обязательным присутствием пыльцы широко-

лиотвенных пород /виз,дуб,липа,лещина/ и ольхи .Наиболее часто среди пыльцы широколиственных деревьев отмечается пыльца вяча /'до 45$/.Для спектров первой половины периода /аТ1/.гл.ЯуО-260 см/ характерно присутствие пыльцы ели,ивы, для средней части /гл.260 - 210 см, АТ-2/ - максимальное участие пыльцы широ-лиственных пород /до 80$/. Для спектров заключительной подзоны /АТ-3,гл.210-160 см/ - присутствие пыльцы ели и единичная встречаемость пыльм широколиственных пород. Наиболее оптимальными оледует считать условия произрастания лесов в середине периода /АТ2/,начало периода /УМ/ было более влажным.а в конце /АТ-3/ отмечается'явное похолодание.чтои вызвало выпадение из состава лесов широколиственнгх элементов.

Атлантико-суббореалышй руб-ш выделяется на глубине 160 -70 см.Начало суббореального периода связино с похолоданием,что и вызвало присутствие в спектрах пыльцы кустарниковых берез, редкую встречаемость пыльцн широколиственных пород.Но составу и изменениям спорово-пыльцевых спектров суббореала можно представить трехфазное изменение растительного покрова,что позволило выделить 3 подзоны.Для спектров ¿B1 показательно господство пыльцы березы и сосны с постоянным участием пыльцы берез кустар-яи.совщ: форм.Циничны находки пыльцы ели и пихты.Для спектров SB2 характерно преоб.. дание пыльцы тех же доминантов.что и в спектрах SBI.ho с постоянным присутствием пыльцы широколиственных пород /до б-УД/, Пыльца ели практически отсутствует,но -ничны находки пыльца пихты и лиственницы.Слектры осадков SB3 отличаются доминированием гольцы сосны,меньшим участием пыльцы березы,постоянным присутствием в небольших количествах пылигл ели.Оптимальные климатические условия,повц-.имому,характерны для середины суббореала,когда на водораздельных пространствах про-иэпастали сосново-березовие леса с постоянным участием алроко--листвонных пород /дуб,вяз,липа,орешник/.Заключительный отап связан с некоторым увлажнением климата,что вчЗЕало появление в лесах ели.

Верхние слои илов /70-0 ом/ относятся к субатлантическому периоду.Климатические условия данного интервала raíate не были однооодными.что вызвало,по крайней мере,трехфазное изменение растительного по.;рсва.й спектрах SAI показательно господстве "ыльцы березы,значительный процент участия пыльцы соснк,постоянно и в таком же количестве,как в 5ЛЗ,присутоавует пыльца шнр ко-

листвонннх пород.Опектрц SК2 отличают следующие особенности: . при доминантах в составе спектров /господство пыльцы бореэы и сосни/ показательно уменьшение пыльцы широколиственных пород, увеличение пыльцы берез кустарниковых форм,присутствие ольхи и ели.ОпактрыSА? близки по составу к современным спорово-пыльце-вым спектрам поверхностных осадков.В их составе присутствует аыльца березы древовидной с постоянным присутствием пыльцы широ-лиственных пород и ивы.

Проведанные комплексные исследования донных отложений оз. Увильды и заключенных в них палеонтологических остатков позволили установить эволюцию экосистемы и изменения лимнологического режима на протяжении поздне-нослеледниковья - от раннего дриаса до настоящего времени.

Отмстим главные рубежи в развитии озерной экосистемы.В позд-иеледниковье,в условиях сухого холодного климата озеро было мелководным,имело повышенную минерализацию,температурный режим не был постоянным,отмечено некоторое потепление в аллъреде.В среднем дриасе озеро занимало,возможно.меньшую площадь,чем теперь, вероятно,еще не существовало заливов в северной части,так как озерных осадков этого возраста колонкой на озере Забойном /бывший залив/ не вскрыто.Наиболее древние осадки здесь датированы аллерёдом. '

В начале голоцена экологические условия в 03ej>e оыли близки условиям позднеледниковья.В бореальное время сохраняется тенденция увеличения глубины,отмеченная в цребореале.хотя в середине периода очевидно некоторое снижение уровня,а также массовое развитее малакофауны,повсеместно сформировав!, й целый горизонт в толще донных отложений атого возраста.

Вследствие потепление климата в атлантическое время,увеличивается степень трофности,особенно на хорошо прогреваемых мелководьях северного и северо-западного побережий.

В суббореалььое время произошли существенные изменения в гидробиологическом режиме водоема,когда из биоценозов исчезают остракоды.в то время как диатезеи достигают максимальной численности /'I млн./ и разнообразия.Возможно, это обусловлено увеличением трофности,¿ташей критической для обитания остракод.В это. же врамя фиксируются изменения уроненного режима.

Колебания лимнологических параметров отмечены и в субатлантическое время, в течение которого выделяется временное походо-

дание /ХШ - ХУ111 ив./,а такие некоторое потепление и увеличение тро^ности в период отложения верхних 30 см,особенно заметное в последние 2 столетия,что связано с возрастающим антропогенным влиянием.

Таким образом,полученный опорный разрез озера Увильды -наиболее типичный и легально изученный на сегодняшний день для региона Южно:о Урала.

Глава У. Антропогенный этап эволюции и оценка современного состояния экосистемы озера Увильды.

Из многих видов хозяйственной деятельности человека,непосредственно влияющих на структуру и экологическое равновесие лимчосистем.для антропогенного вгапа эволюции экосистемы озера Увильды характерны,прежде всего,изменение естественного уровня, значительная рекреационная нагрузка и рост промышленного, загрязнения.

Изменение уровенного режима озера стало по масштабам и последствиям самым существенным из названных факторов,В 1У5 году, в период сильной засухи,о целью ликвидации критической ситуаг л по водообеспечению Челябинского промышленного узла был построен канал,соединяющий озеро Увильды и Аргазинскоо водохранилище,что позволило перебросить из озера Увильды в 1975-76 гг. 230 млн.м3, в результате чего уровень воды понизился на 4 метра.Это привело к увеличению наземг й части побережья на величину от 50 до 500 метров,подводной части -'на 10-150 метров.После падения уровня берег трансформировался в отмолНй тип и отступил к центру озера на 100 м.Процессы береговой абразии заменились на процессы аккумуляции.Обнажился широкий участок,сложенный песчаными отложениями лимногенного происхождения.Как показали наши исследования, это вызвало интенсивную перестройку структуры приброшшх геокомплексов и формирование .¡-аций пляжей с пионерной растительностью.

Водосборная площадь озера Увильды расположено в непосредственной близости от двух крупнейших источников техногенного воздействия - Харабяшачого медеплавильного комбината и промышленного объединения "Маяк" в г.Озерске.И если флагман отечественного ЭШ,названный сего/да "уральским Чернобылем",является лшь потенциальным загрязнителем,то комбинат в !Сарабаюв существенно влияет ко естественный режим лимносистемы.

Анализ опубликовании:: данных позволяет сделать вывод о пре-

вишениа в течение последних 30-35 лет 1ЩК по меди и цинку в северной /наиболее приближенной к комбинату/ части озера в среднем в 4-6 'ЖЗ.В южной части периодически отмечается превышение НДК по мышьяку,никелю и нефтепродуктам.Б целом, для озера зафиксировано различие в превышении ПДК по отдельным группам загрязнителей кск по акватории,так и по сезонам.ирк очевидной тенденции ухудшения качества воды по ряду показателей, в последние 5-7 лет наблюдается относительная стабилизацич содержания в воде оксида серы и азота,а также тяжелых металлов,что,однако, является лишь следствием резкого сокращения объемов производства на К&рабащском медеплавильном комбинате.Соединения меди являются для биоты водных экосистем-самыми токсичными после ртути.В связи о этим,особую обеспокоенность вызывает постоянно превышавшее НДК содержание этого металла в озере Увильды.Решение проблемы возможно лишь при осуществлении комплексной программы по охране воздушного бассейна от выбросов и совершенствования технологии производства в рамках мероприятий по реабилитации всей территории района г.Карабаша,названного "черной точкой на карте ООН" за ■ исключительно высокую степень антропогенной нарушенности.

Сельскохозяйственная освоенность водосбора оз.Увильды незначительна, площади используются только как пастбища и сенокосы,заметное влияние на озеро оказывают лишь коллективные савд,расположенные в прибрежной зоне,где активно используются органические удобрения и ядохимикаты.

Озеро Увильды относится к бассейну'реки Теча,часть которого была подвергнута .адиационному загрязнению после аварии на химкомбинате "Маяк" в 1957 г. и на сегодняшний день имеет на отдельных участках повышенный уровень радиационного Зона.

Экосистема озера Увильды ни в 1957 г.,ни позже не попадала в зону радиационного воздействия.Во многом такая ситуация сложилась блигодаря преобладанию западных воздушных потоков.Но и озеро Увильды,м его водосборная площадь входят в зону контроля ПО "Маяк", .

Проведенные нами измерения уровня гамма-излучения по части акватории и водосбора.а также по всей толще отобранных колонок донных отлочений не показали превышения верхней Гранины нормы и составили н,среднем. 14,3 мкр/ч.Не.об нужен и радиактивны!! стронций в обподненном осэике современного слоя данных отложений на контакте иоди-дно,отобранном: в шести различных точках акватории.

Однако,необходима дальнейшая разработка данного аспекта проблем! радиационной безопасности экосистемы озера Упильды,учитывая ее положение в зоне действия потенциального источника радиационного загрязнения,а также существование.многочисленных каналов миграции долгоживущих радионуклеидов.

Озеро Увильды,наряду с другими озерами Южного Урала, и особенно Восточной пердгорной провинции,испытывает и все возрастающую рекреаць .шую нагрузку.Исключительная живописность побережий,целебная качественная вода и грязи привели к созданию здесь крупнейшей рекреационной зоны.На берегах озера расположено более 100 объектов оздоровительного назначения /в числе которых всероссийские здравницы - санатории "Увильды" и "Лесное озеро"/ общей емкостью до 15 тысяч мест.Креме того,на водосборной площади расположено 6 поселков.Участок,свободный от оздоровительных объектов,составляет не более 37% /Мусатов,1937/ от всего побережья. Рекреационная нагрузка на водосбор и озеро превышает норму, в среднем,в 25-30 раз,что существенно подрывает экологическое равновесие экосистемы.

На современном этапе эволюции озеро Увильды - слабоэвтроф-ний водоем с устойчивой тенденцией перехода в мезотрофноа состояние, особенно в северной и южной частях.В отличие от естественного изменения уровня трофии,вызванного,а основном,изменениями климатических условий и другими природными факторами,в данном случае имеет место ■ антропогенно« эвтрофирошниэ. Снижение с^ дней глубины пссле спуска воды в 70е гедн/на 2 м в среднем^рост биогенной нагрузки,подъем уровня и затопление литорали /"зоны зарастания"/ являются причиной изменения трофического статуса озера в короткий исторический отрезок времени.

С целью рационального использования и охраны ресурсов экосистемы необходимо определить приоритетные задачи по улучшению экологических условий на озере и водосборе.В частности.учитывая положительную тенденцию водного баланса и ухудшение 'рофичеокого статуса,необходимо срочное проведение мероприятий по расчистке прибрежной зоны от древесно-кустарниклвой растительности,в т.ч. и затопленной,снижение рекреационной нагрузки до нопмгГияной,выявление наиболее существенных источников загрязнения,особенно техногенных, ликвидация в водоохранной зоне озера автомобильных стоянок и неорганизованных мест отдыха,а также запрещение отведения участков под коллективные сады и индивидуальное строительство.

-20-ЗАКЛШШЯЕ

1. В ходе естественном эволюции экосистемы озера Увильды на протяжении более чем 12 тысяч лет неоднократно менялись климатические условия,основные лимнологические параметры,уровень тро^ности.а также характер растительности на водосборной площади,что отражает глобальные изменения природных условия в плейстоцене и голоцене.

2. Впервые,Слагодаря комплексном палеонтологическим исследованиям и сопряженному анализу Данных,получен наиболее изученный и типичный для региона Шяого Урала разрез донных отдо.же-ниН,который можно рассматривать в качестве стандарта и основы для создания математической модели развития данной экосистемы.

3. Время возникновения наиболее древних озер Южного Урала о учетом радиоуглеродного датировании определено как срецце-дриасовоо,

4. Положение экосистемы на границе различных природных зон, особенности морфометрии и морфологии котловины.а также ландшафтная структура водосборной площади определяют основные лимнологические параметры озера Уннльды и обеспечивают стабильность Функциональных показателей системы во времени.

Ь.Антропогенный этап эволюции отличается резким изменением уровениого режима в результате спуска воды в середине 70-х годов,а также увеличением техногенной и рекреационной нагрузки,

6. Названные факторы антропогенного воздействия привели к переотройке геокомплексов побережий,ухудшению качества воды по ряду показателей,цоявлеыаю устойчивых негативных тенденций,в частности,к изменению уровня трофии по всей акватории ч переходу озера в кззотро^ное соотояние.

7.Значимость экосистемы озера Увильды как уникального природного объекта,крупнейшего резервуара качественных пресных вод и зоны рекреации требуют проведения единой поиродоохранной политики и принятия мер го снижению атропогонного длиянн' на око-систему,особенно рекреационной нагрузки до предельно допустимых корм.

В дальнейшим возможно моделирование научно обоснованного использования ресурсов вкосистеми озера Уиильды на, рациональном уровне с учетом эволюционной направленности и перспектив развития,а тькда продолжение аналогичных исследований для других йодных сиеп м Урала с целью онтимазг ни природопользования.

Основные положения диссертации отражены в следующих (осотах:

1. Экологическое состояние озера Увильды /ДЬтериллы 2-й Всероссийской конференции "Околого-окономические основы безопасней жизнедеятельности /21-23 июня/,- Новосибирск.1У93.-С.25-27 /совместно с ндреевой М.Л./.

2. Палиноотрятитрафия осадков разнотипных озер Южного Урала //Тезисы УН Палинологической конференции.Изд. Саратовского университета - Саратов,1993.-С.УО./совместно с Хомутовой Вл1./

3.Изменение палеогеографических условий в эволюции экосистемы озера Увильд^ /по данным комплексного изучения донных отло-уепнй/ //Материалы конференции по итогам 'ЛИР преподавателей, сотрудников и аспирантов,ИЗц. ЧГПИ - Челябинск, 1994.-С, 102-104.

4. Эволюционный подход к проблеме охраны и рчеконалыгого использования экосистемы озера Увильдн /Южный Урал/ // Материалы Всероссийской научно-практической конференции /1.3-1 Ь декабря/, Ккзгершюург, 1УУ4.-С. 78-75).

. 5. Комплексная оценка современного оосто^чия «косчетемн озера Увильдн //Материалы конференции по итог .НИР преподавателей, сотрудников и аспирантов.Изд. 1П'11И.-Челябинск, )99[>.~С.УЗ~ 95.

6. Метод спорово-пыльцепето анализа в решении вопросов па-леотехнологии Юыюге Урала //Материала международной н*"^чно-нрлктическоИ конференции■"Регион и география", /15-19 мая/,-Пермь,!996.-С. 15.3-155.

Ь 'у'"?.^ ___

Рис. 1. Спорово-пыльцевая диаграмма донных отложений озера Увильды /Юкнлй Урал/

""ли. АЛО. Т.» »'63. Т. 90. 05.0Ь.1Э95 г.