Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ

Тихомиров, Олег Алексеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ"

005015223

На правах рукописи

Тихомиров Олег Алексеевич

Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ

Специальность 25. 00. 23 - физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

1 2 и др 2012

Москва - 2011

005015223

Работа выполнена на кафедре физической географии и экологии факультета географии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет»

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Евсеев Александр Васильевич

доктор географических наук, профессор Федотов Владимир Иванович

доктор географических наук, профессор Панов Владимир Владимирович

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный

национальный исследовательский университет»

Защита состоится 19 марта 2012 г. в 15-00 ч. на заседании диссертационного совета Д.212.154.29 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 129626, Москва, ул. Кибальчича, д. 16, ауд. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119991, г. Москва, ул. Малая Пироговская, д.1.

Автореферат разослан « /-? » С г. 201?-г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Н.Н. Роготень

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Аквальные комплексы водохранилищ создают своеобразные аквальные ландшафты со сложным специфическим набором структурных единиц, тесно связанных общими внутриводоемными процессами, обменом веществ, химических элементов и энергии. При создании и в процессе эксплуатации крупных равнинных водохранилищ происходят глубокие изменения ландшафтной организации и экологического состояния природной среды. Выступая конечным звеном каскадных систем аккумулирующих вещество водосбора, аквальные комплексы водохранилищ испытывают длительное антропогенное воздействие. В этой связи исключительную важность приобретают исследования аквальных систем в ходе комплексной оценки территорий, охваченных техногенной трансформацией.

В России свыше 2600 крупных водохранилищ (с объемом более 1 млн м3). Строительство водохранилищ привело к глубоким изменениям природной среды обширных равнинных территорий. Исследование антропогенных изменений и последствий, выявление динамических процессов в водохранилищах представляет собой актуальную проблему изучения взаимодействия гидротехнических сооружений с окружающей природной средой [Дьяконов, 1984; Эдель-штейн, 1998]. Эта проблема тесно связана с решением задачи рационального использования и охраны водных ресурсов, необходимостью защиты водоемов от заболачивания, зарастания, абразии, евтрофирования, антропогенного загрязнения и др. негативных процессов. Неблагоприятные природно-антропогенные процессы - одно из неизбежных последствий создания водохранилищ на равнинах. Их значение возрастает в связи с тем, что большинство водохранилищ создано в интенсивно освоенных районах. Это приводит к существенному ущербу водному, лесному и сельскому хозяйству, строительству, рекреации, развитию населенных пунктов.

Продолжающееся усиление многофакторного антропогенного воздействия, многообразие его последствий обнаруживают недостаточность покомпонентного и отраслевого подходов при решении научных и хозяйственных проблем. В этой связи исследование водохранилищ на основе ландшафтно-экологического подхода становится одной из важных задач географии. Базой для проведения научных исследований и принятия хозяйственных решений должны стать достоверные сведения о ландшафтной дифференциации водоемов.

В настоящее время возникает необходимость в постановке и проведении специальных исследований, позволяющих обосновать ландшафтно-экологический подход и обобщить накопленный опыт комплексного изучения водоемов. Это позволит структурировать и классифицировать акватории водных объектов, оценить эколого-функциональную роль компонентов и водных геосистем, выделить наиболее уязвимые в экологическом отношении аквальные комплексы, определить общие направления природопользования водохранилищ с учетом основных экологических требований.

В ряде научных работ многолетняя динамика геосистем рассматривается как одна из наиболее актуальных задач ландшафтоведения [Исаченко, 1986; Иванов, 1989; Мамай, 1992 и др.]. Вместе с тем, многолетняя трансформация состава и структуры аквальных комплексов водохранилищ остается наименее изученной.

Таким образом, актуальность исследуемой проблемы определяется следующими факторами: интенсивным использованием водохранилищ, многофакторным антропогенным воздействием, остротой экологических обстановок, спецификой водохранилищ как особых водных объектов, высокой степенью динамичности и необходимостью разработки методов управления их экологическим состоянием.

Объект исследования - аквальные комплексы равнинных водохранилищ, предмет изучения - основные закономерности формирования аквальных ландшафтов.

Цель работы заключается в исследовании основных закономерностей формирования, пространственно-временной организации, многолетней динамики, оценке экологического состояния системы аквальных комплексов в различных типах равнинных водохранилищ. Основными задачами работы являются:

- оценка многолетней трансформации и динамики ландшафтной структуры аквальных комплексов в условиях водохранилищ разных типов;

- разработка классификации аквальных комплексов с учетом основных ландшафтоформирующих факторов и процессов;

- анализ современного состояния и антропогенных изменений природных компонентов аквальных комплексов равнинных водохранилищ;

- оценка экологического состояния аквальных комплексов равнинных водохранилищ Верхней Волги.

Научная новизна работы связана с разработкой представления о водохранилище как природно-антропогенном водоеме, ландшафтная структура которого определяется совокупностью аквальных комплексов, различающихся по степени и направлению антропогенных изменений естественных компонентов и комплексов. В основу работы положен ландшафтно-экологический подход к исследованию водохранилищ. Разработана методология и методические приемы исследования формирования, динамики и экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ. Новым в изучении водохранилищ является подход к ним как к сложным аквальным системам, включающим иерархию комплексов более мелкого ранга. Впервые предложена классификация аквальных комплексов с учетом основных ландшафтоформирующих процессов. Рассмотрена динамика аквальных ландшафтов крупных равнинных водохранилищ за длительный срок их существования (более 70-ти лет). Впервые изучена многолетняя динамика ландшафтной структуры аквальных комплексов на уровне водохранилищ в целом, составлены карты их динамики в программе МарМо. Обосновываются основные мероприятия по улучшению экологического со-

стояния водохранилищ с учетом специфики ландшафтной структуры водоёмов.

Полученные результаты позволяют расширить теоретическую базу направления физической географии, исследующей аквальные ландшафты водоемов. Появляется возможность увязать теоретические и методические вопросы с практическими задачами прогноза изменений, оценки и улучшения экологического состояния природных комплексов водохранилищ.

Основные защищаемые положения:

1) Водохранилища представляют собой систему природно-антропогенных аквальных комплексов различного таксономического ранга, обладающих высокой степенью динамичности и пространственного разнообразия. Ландшафтная структура равнинных водохранилищ определяется совокупностью аквальных комплексов, различающихся по степени и направленности антропогенных изменений.

2) Формирование, динамика и эволюция природно-антропогенных аквальных комплексов водохранилищ протекают закономерно и выражаются в многолетней поэтапной трансформации состава, структуры и смене ландшафт-но-экологических условий. Гидрологический режим является основным ланд-шафтоформирующим фактором, определяющим темпы эволюции и степень антропогенных изменений аквальных комплексов. Составлены разновременные карты, отражающие многолетнюю динамику структуры аквальных ландшафтов водохранилищ.

3) Ландшафтная классификация аквальных комплексов водохранилищ, базирующаяся на основных аквальных природно-антропогенных ландшафто-формирующих процессах и факторах. Впервые составлены карты аквальных комплексов равнинных водохранилищ на основе выделения ландшафтоформи-рующих процессов.

4) Проведена комплексная оценка современного экологического состояния водохранилищ Верхней Волги и его динамики. Показано, что улучшение экологического состояния возможно на основе использования данных оценки ландшафтно-экологической структуры, учитывающей степень антропогенных изменений аквальных комплексов водохранилищ.

Практическое значение работы заключается в разработке методов и комплексной оценке экологического состояния равнинных водохранилищ, в возможности использования полученных результатов для реализации практических мероприятий по улучшению экологического состояния пресноводных водоемов.

Составленные крупномасштабные карты аквальных комплексов водохранилищ могут быть использованы для целей научных исследований изменений природной среды в ходе эксплуатации водоемов, задач производственных изысканий, при планировании природоохранных мероприятий. Подготовленный картографический материал является основой для разработки системы экологического мониторинга на равнинных водохранилищах (ГЭС и водоемах-охладителях).

Материалы диссертации использованы в работе Министерства природных ресурсов и экологии Тверской области, внедрены в проектах строительства 3 и 4-го блоков Калининской АЭС, в научных отчетах института «Атомэнерго-проект», использованы в деятельности тверского «Экоцентра» и др. По заданию института «Гидропроект» автором были составлены крупномасштабные карты мелководий, затопленных почв и зоны зарастания Иваньковского водохранилища, которые нашли применение при проектировании мероприятий по повышению эффективности использования и улучшению качества воды этого водоема. Научные сведения, многолетние полевые наблюдения, карты донных отложений и аквальных комплексов Удомельского водохранилища положены в основу разработки системы экологического мониторинга в районе воздействия Калининской атомной станции. Материалы исследований использовались в учебном процессе при чтении лекций по специальностям «География», «Геоэкология» и «Экология» в вузах Московской и Тверской областей, а также на ФПК специалистов комитета природных ресурсов Тверской области. Результаты научных исследований положены в основу курса лекций «Географические проблемы водохранилищ», читавшегося автором в течение 15 лет в Тверском государственном университете. На базе материалов исследований подготовлены и изданы учебные пособия для студентов-географов: «Географические проблемы водохранилищ» [1985], «Экологическая география России» [2005]», «Экологическая география Тверского региона» [1997], «Основы региональной геоэкологии» (соавтор А.Г. Емельянов) [2000].

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на тридцати Международных и Всероссийских (Всесоюзных) и региональных конференциях и совещаниях: на Всесоюзной научной конференции «Проблемы комплексного использования и охраны водных ресурсов Волжского бассейна» (Пермь, 1975), на Всесоюзной научной конференции «Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду (Ленинград, 1979), на Всесоюзном совещании «Комплексное изучение и рациональное использование природных ресурсов» (Москва, 1980), на Всесоюзной конференции «Почвы речных долин и дельт и их рациональное использование и охрана» (МГУ, Москва, 1984), на Всесоюзной конференции по высшей водной растительности (ИБВВ АН СССР, Борок, 1988), на научно-практической конференции «Проблемы рационального использования лесных ресурсов и охрана природы Верхневолжья» (Калинин, 1989), на X ландшафтной конференции «Структура, функционирование, эволюция природных и антропогенных ландшафтов» (МГУ, Москва, 1997), на научных семинарах «Проблемы региональной геоэкологии. Теоретические и методические аспекты» (Тверь, 1999, 2000), на XI съезде Русского географического общества (Санкт-Петербург, 2000), на международной конференции «Актуальные проблемы геоэкологии» (Тверь, 2002), на международной конференции «Историческая геоэкология, география и природопользование: новые направления и методы исследования» (Санкт-Петербург, 2000), на международной конференции «Экологические проблемы литорали равнинных водохранилищ» (Казань, 2004), на XII съезде Русского

географического общества (Санкт-Петербург, 2005), на юбилейной научной конференции «Университетская география» (МГУ, Москва, 2005), на XI Международной ландшафтной конференции «Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика» (МГУ, Москва, 2006), на Всероссийской конференции «Геохимия биосферы» (МГУ, Москва, 2006), на IV Международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» (Владимир, 2007), на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов» (Пермь, 2007), на научно-практической конференции «Актуальные экологические проблемы республики Татарстан» (Казань, 2007), на Международной научной конференции «Проблемы экологической геохимии в XXI веке» (Минск, 2008), на Всероссийской научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир-Москва, 2008), на III Международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2008), на конференции «География и смежные науки LXI Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2008), на региональной научной конференции «Современные проблемы оптимизации, рациональной организации и устойчивого развития ландшафтов» (Воронеж: ВГУ, 2008), на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ» (Пермь, 2009), на региональных научных конференциях «Экологические проблемы Северо-Запада России» (Псков, 2008, 2009), на международной научной конференции по «Гидробиологии» (ИБВВ РАН, Борок, 2009), на международной научной конференции «Инновации в геоэкологии» (МГУ, Москва, 2010) и др.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 монографиях и 64 публикациях в журналах, сборниках и материалах научных конференций. Статей в журналах, рекомендованных ВАК - 8.

Личный вклад автора. Диссертация является результатом самостоятельной творческой работы автора, проводившего исследования в период с 1972 г. по 2010 г. Автор провел многолетние натурные покомпонентные и комплексные наблюдения на крупных равнинных водохранилищах (Верхневолжском, Иваньковском, Угличском, Рыбинском), а также Удомельском водоеме-охладителе КАЭС, позволившие создать серии карт аквальных комплексов этих водохранилищ. Для получения научных выводов обработаны материалы собственных исследований динамики аквальных комплексов водохранилищ, данные анализа топографических карт, аэрокосмических снимков, снимков Google, авторских карт и др. Проведены экспедиционные исследования на ряде других водохранилищ (Шекснинском, Вышневолоцком, Верхне-свирском и др.), что дало основание расширить и распространить полученные выводы на другие водоемы лесной зоны. Исследования проводились также в рамках инициативных проектов, поддержанных РФФИ (№ 02-05-740-73 и № 07-05-00-778), в которых автор являлся руководителем.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы - 340 страниц, рисунков - 56, таблиц - 65. Список литературы включает 360 наименований.

Благодарности. Автор выражает благодарность за творческую поддержку чл-корр. РАН, д.г.н., проф. КН. Дьяконову. Автор признателен за помощь и консультации в начале своих научных исследований д.г.н., проф. A.B. Гавеману д.г.н., проф. АГ. Емельянову, к.г.н. В Л Курдину и к.б.н. В.А. Экзерцеву.

Содержание и основные положения работы

Во введении обоснованы актуальность, сформулированы цель, задачи, основные защищаемые положения, научная новизна полученных результатов и их практическая значимость.

В главе 1 проведен анализ состояния изученности проблемы и обзор теоретических источников, рассмотрена методика изучения структуры и динамики аквальных ландшафтов, предложена методика исследования экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ.

Водохранилища являются особыми водными комплексами (ландшафтами), так как их формирование и важнейшие черты определяются сложным взаимодействием природных и антропогенных факторов [Россолимо,1934; Му-равейский, 1948; Солнцев, 1969; Матарзин, 1967; 1983; Щилькрот, 1970; Эделыптейн, 1998 и др.].

К настоящему времени накоплен значительный материал научных исследований, посвященный рассмотрению различных проблем водохранилищ -сложных водных объектов, формирование которых происходит под влиянием антропогенных и природных факторов. Крупные работы по изучению водохранилищ на равнинных реках проводятся Институтом водных проблем РАН, Институтом биологии внутренних вод РАН, Институтом географии РАН, проект-но-изыскательским НИИ «Гидропроект» им. С.Я. Жука, Московским, Пермским и Тверским государственными университетами и др.

Опубликован большой научный материал, посвященный морфологии, морфометрии, гидрологии и эколого-гидрохимическим проблемам водохранилищ [Драчев, 1956, 1975; Зиминова,1959; Эделыптейн, 1968, 1998, 2009; Буто-рин, 1969; Матарзин, Мацкевич, 1970,1983; Алекин, 1973; Штефан, 1975, 1980; Былинкина, 1980, 2001; Трифонова, 1980; Китаев, 1983, 2009; Тимченко, 1990, 2007; Коронкевич,1995, 2003; Дмитриев, 1995, 2005; Григорьева, 1996; Моисе-енко, 1998, 2005; Никаноров, 2000; Литвинов, 1991, 2005, Сальников, 2006; Калинин, 2009; Ершова, 2009; Кочарян, 2009 и др.]. Формирование берегов исследовалось Е.Г.Качугиным [1959], Н.Е.Кондратьевым [1960], И.А.Печеркиным [1969,1980], Д.П.Финаровым [1970,1975], Ф.С.Зубенко [1970,1975], Л.Б. Иконниковым [1970], В.М.Широковым [1974], А.Ш. Хабидовьм [1999], Д.А. Солодовниковым [2003], H.H. Назаровым [2004, 2006, 2009], А.Н. Петиным [2007] и др. Эколого-гидробиологические аспекты освещены А.А.Потаповым [1959], Ф.Д.Мордухай-Болтовским [1961,1963, 1972,1974], Л.Г.Буториной [1961], А.Г.Поддубным [1966, 1990], В.А. Экзерцевым [1978, 1982], И.Л. Ко-

реляковой [1989]; И.Н. Распоповым [1990]; А.Н.Дзюбан [1976, 1999], В.Н.Столбуновой [1976], Л.В. Тарасенко [1982], Л.О. Эйнор [1992], В.А. Абакумовым [1992], И.Л. Пыриной [2000], Г.Ф. Ляшенко [2005] и др. Вопросы формирования и загрязнения грунтов рассматривались В.П. Курдиным [1961, 1962], A.B. Кузнецовой [1981], Л.Н. Денисовой [1987]; Е.Ю.Ершовой [1996, 2000], В.Ф. Бреховских, З.В. Волковой [1997, 2001, 2006 и др.], М.В. Гапеевой [1997, 2002], В.В. Законновым [2000, 2002, 2007], И.И. Зиганшиным [2005], Г. А. Карнауховой [2009] и др.

Для большинства научных работ характерен компонентный подход к изучению водоемов. Первые крупные комплексные физико-географические исследования, связанные с взаимодействием водохранилищ и окружающей природной среды начались в 60-х годах XX века в Институте географии АН СССР под руководством С.Л.Вендрова. В результате этих исследований были заложены принципы и основы методики исследований изменений природной среды в зоне влияния водохранилищ [Вендров, 1965, 1970; Инженерно-географические проблемы.., 1972; К.Н.Дьяконов, 1972 и др.].

Системный подход [Сочава, 1974] и идеи конструктивной географии [Герасимов, 1978] позволили ученым Института географии АН СССР приблизится к построению моделей геотехнических систем [Преображенский, Коронкевич, 1987; Преображенский, 1988 и др.].

В 70-е годы в связи с проблемой переброски вод северных рек ученые Московского университета показали, что решение ряда хозяйственных вопросов и прогнозирование изменений природы должно базироваться на изучении природных комплексов и построении ландшафтной основы. Одним из первых в нашей стране ландшафтный подход к исследованию взаимодействия водохранилищ с окружающей средой использовал К.Н. Дьяконов [1984].

Вопросы изучения морских аквальных ландшафтов отражены в работах Е.Ф. Гурьяновой [1959], K.M. Петрова [1989], В.Б. Поздеева [1992], H.H. Мити-ной [1993, 1996], В.В. Денисова [2002] и др. Наиболее существенный вклад в этом направлении сделан КМ Петровым [1989] и АД. Хованским [1995]. Работы K.M. Петрова, как и большинства других исследователей, посвящены морским подводным ландшафтам, а А.Д. Хованского - геохимическим аспектам ландшафтов рек и морей на примере юга Украины и России.

Ландшафтно-геохимические исследования акватории Японского моря проводились Ю.П. Баденковым [1978], В.В. Батояном [1982] и др. Ими изучались особенности подводных почв и геохимических барьеры. В.А. Алексеенко, А.Д. Хованским, А.Ю. Митропольским, В.П. Усенко [1993, 1995, 2000 и др.] составлены карты геохимических ландшафтов рек Азовского и Черного морей. Одна из первых комплексных характеристик мелководий Иваньковского водохранилища приведена в работах Г.Л.Мельниковой [1967,1973]. Формированию мелководных комплексов посвящен ряд работ автора [Тихомиров, 1975, 1977; 1980, 1984 и др.]. В последующих публикациях рассматриваются вопросы влияния отдельных факторов на процессы формирования и разрабатываются подходы к комплексному исследованию аквальных комплексов водохранилищ

лесной зоны и их экологического состояния [Тихомиров, 1995, 1997, 1999, 2002,2004,2005,2008,2009].

Роль макрофитной растительности в формировании аквальных комплексов мелководий Иваньковского водохранилища раскрыта в работе JI.K. Тихомировой [1985]. Фактор влияния прибрежного рельефа на формирование аквальных урочищ Боткинского водохранилища рассмотрен в работах A.B. Наго-вицина [2002], H.H. Назарова [2002,2005]. О.В. Филипповым [2006] исследован вопрос влияния измененного гидрологического режима на формирование аквальных комплексов озерной части Волгоградского водохранилища. Л.А. Ми-тиной [2002] приводится характеристика природно-ресурсного потенциала ихтиофауны подводных комплексов приплотинного плеса Иваньковского водохранилища.

Наряду с многочисленными публикациями по частным проблемам водохранилищ имеются попытки обобщения эколого-географических знаний о водохранилищах. К таким работам относятся публикации Н.И. Коронкевича [1995], В.В. Дмитриева [1995, 1999, 2005 и др.], Т.И. Моисеенко [1997, 1998], В.А. Абакумова [1999], А.Ю. Опекунова [2006], монографии «Водохранилища мира» [1979] и «Водохранилища» [1987], подготовленные группой авторов под руководством А.Б.Авакяна, монографии Н.В.Буторина «Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах волжского каскада» [1969], Ю.М. Матарзина «Водохранилища и их народнохозяйственное значение» [1984], Е.В. Веницианова, А.Г. Кочаряна «Воды суши. Проблемы и решения» [1994] и др. В последние годы появились попытки исследования экологических проблем и оценки экологического состояния водохранилищ в целом и на уровне каскадов (монографии В.К. Конобеевой, В.П. Салтанкина «Экологическое состояние водохранилищ Волжского каскада» [1997], К.К. Эделынтейна «Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения» [1998] и «Иваньковское водохранилище. Современное состояние и охрана» (под ред. М.Г. Хубларяна) [2000] и др.

Таким образом, анализ литературы, посвященной крупным водохранилищам, показывает, что до настоящего времени преобладает углубленное изучение различных сторон состава и развития отдельных компонентов природы искусственных водоемов. Исследователями признается существование аквальных комплексов и важность выявления межкомпонентных связей. Однако, исследований направленных на изучение конкретных аквальных ландшафтов, их динамики и экологического состояния недостаточно.

Методы исследований. Решение поставленных задач производилось на основе специальных исследований изменений природных комплексов равнинных водохранилищ:

- натурные (экспедиционные и полустационарные) комплексные исследования и наблюдения на акваториях водохранилищ;

- ретроспективный анализ картографических, аэро- и космоматериалов повторных съемок, гидрологических, гидрохимических, гидробиологических и

других данных наблюдений, научных публикаций, фондовых сведений по верхневолжским водохранилищам;

- полевое и камеральное дешифрирование крупномасштабных аэрофото-и космических снимков, статистический анализ и экспертные оценки;

- методы полевого и электронного картографирования с использованием программы «Mapinfo».

Объектами полевых исследований служили аквальные комплексы в пределах Верхневолжского, Иваньковского, Угличского, Рыбинского, Удомельского и других равнинных водохранилищ лесной зоны. Объекты исследований выбирались исходя из следующих требований: 1) продолжительное время существования водохранилища; 2) выраженность и разнообразие антропогенных изменений природных аквальных комплексов; 3) принадлежность к определенному типу регулирования стока; 4) активное хозяйственное использование водоемов.

Автор принимал участие в совместных экспедициях Тверского госуниверситета и ИБВВ АН СССР (1972 - 1975 гг.) на волжских водохранилищах, Тверского госуниверситета и ИВП РАН (1994 - 2002 гг.) и др.

Исследования автора в 1975 - 1980 гг., 1990 - 1997 гг. и 2006 - 2007 гг. включали составление карт донных отложений, затопленных почв и зарастания участков на основе крупномасштабной аэрофотосъемки, полевое дешифрирование, анализы механического состава почв и грунтов, химических свойств воды и донных отложений, видового состава и биомассы высшей водной растительности и др.

В ходе полевых работ проводилось крупномасштабное (1:10 000) картографирование тестовых участков, составление покомпонентных карт (водной растительности, донных отложений, затопленных почв, водных масс) и комплексных карт аквальных комплексов водохранилищ (1:100 000), выделенных на уровне рода и вида.

В целях выявления многолетней динамики состава аквальных комплексов проводились полевые наблюдения на тестовых участках и водохранилищах в целом, позволившие составить карты распределения аквальных комплексов в 1975, 1980, 1990, 2002 и 2006-2007 гг. и получить данные по изменениям горизонтальной структуры аквальных комплексов водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока.

Химический анализ воды, донных отложений и растительности проводился в лабораториях Тверского государственного университета, агрохимической лаборатории пос. Сахарово, в химических лабораториях Тверского центра Роспотребнадзора, института «Атомэнергопроект».

Методология исследования экологического состояния основывается на рассмотрении водохранилищ как ландшафтных образований и изучении их с ландшафтно-экологических позиций как сложной системы природно-антропогенных аквальных комплексов. Ландшафтно-экологический подход предполагает выявление пространственной дифференциации акватории, которая определяется как естественными, так и антропогенными причинами, и на-

правлен на исследование обратных связей - влияния измененных геосистем на окружающую среду, условия жизни и деятельность человека.

Анализ экологического состояния водохранилищ представляет собой оценку основных экологических свойств аквального пространства. Методика проведения анализа включает последовательную оценку природных условий, антропогенных изменений природной среды, динамики структуры аквальных комплексов и выявление экологических ситуаций.

Оценка экологического состояния аквальных геосистем производилась с помощью комплексных критериев, полученных на основе суммирования отдельных компонентных показателей, выраженных в баллах. В ходе анализа определялся интегральный показатель («И» в баллах), для вычисления которого оценивались: направление и степень ландшафтоформирующих процессов (негативных или положительных с точки зрения качества среды обитания человека), степень антропогенного изменения аквальных комплексов, условия гидродинамической активности, накопление биомассы и органического вещества, уровень загрязнения отдельных компонентов. Уровень антропогенной изме-ненности определялся по отклонению параметров аквальной ландшафтной единицы от параметров неизмененной природной системы. Для оценки уровня антропогенной трансформации аквальных комплексов предложена классификационная схема, с градациями по степени антропогенной измененности (мало-измененные, измененные, сильно измененные и необратимо измененные) [Тихомиров, 2003].

Ландшафтно-экологическое картирование и группировка аквакомплексов по уровню экологического состояния позволяют диагностировать характер экологической трансформации всего водохранилища. С этой целью предложен коэффициент (Кэс) ландшафтно-экологического состояния [Тихомиров, 2007], представляющий собой показатель отношения суммы площадей аквальных комплексов с условно благополучной экологической обстановкой (в числителе) к сумме площадей комплексов с неблагоприятной экологической ситуацией (в знаменателе):

т, __ АКХ + АК2 + АКЪ + АК.

К. эс--,

АК5 + АК6 + АК7

где АК] - площадь псаммокомплексов, АКг - площадь литокомплексов, АКз -площадь фитокомплексов слабого зарастания, АК4 - площадь педокомплексов, АК5 - площадь сплавинных комплексов, АК6 - площадь фитокомплексов сильного зарастания, АК7 - площадь пелокомплексов.

По уровню напряженности предлагается выделять экологические ситуации: удовлетворительные, напряженные, конфликтные, кризисные и катастрофические.

В главе 2 рассматриваются морфология, структура, функционирование и специфика аквальных комплексов водохранилищ.

А, Б, В — элементарные аквальные геосистемы

д1

литорали

— элементарные геосистемы пелагиали

2 2 2

А , Б , В — элементарные аквальные геосистемы речного потока

Г2, Д2 — элементраные аквальные геосистемы озера

а«. б)-5,

Г1.5 — структурные части (компоненты) элементарных аквальных геосистем

Вертикальные прямые и обратные (межкомпонентные) связи

— Латеральные прямые и обратные -► (межсистемные) связи

Входные и выходные связи речного потока

Внешние входные и выходные связи с берегами и атмосферой

Рис. 1. Структура аквальных речных, озерных и озерно-речных комплексов: а - аквальный речной комплекс; б - аквальный озерный комплекс; в - аквальный озерно-речной комплекс

Аквальный комплекс - водная геосистема, совокупность тесно связанных друг с другом природных компонентов (воды, донных отложений или затопленных почв и гидробионтов), образующих единое целое, объединенных общим местоположением и процессами обмена вещества и энергии. Аквальные комплексы водохранилищ создают своеобразные аквальные ландшафты со сложным специфическим набором структурных единиц. По компонентному (вещественному) составу аквальные комплексы сходны с наземными, т.к. включают горные породы ложа водоема, водную массу, донные отложения, приводный слой воздуха и живые организмы. В соответствии с ландшафтным подходом основными ступенями внутреннего территориального устройства ак-вального ландшафта являются аквальные фация, урочище и местность. Элементарный аквальный комплекс (фация) состоит из придонной подсистемы, характеризующейся однородными условиями местоположения в рельефе дна (соответствующего микроформе рельефа), однотипными донными отложениями, одним гидробиоценозом, и подсистемы водной толщи разной степени динамичности и физико-химических свойств. Выделяются аквальные комплексы с полным и неполным набором компонентов. Возможно отсутствие высшей растительности или затопленных почв. Единство аквального комплекса проявляется в общем местоположении, вертикальных связях между компонентами (донными отложениями, водой, растениями), единстве гидробиоценоза. Аквальные геосистемы в ранге урочища включают сопряженное сочетание фаций, формирующихся на одной форме мезорельефа, с близкими по свойствам донными отложениями, водными массами и растительными сообществами, объединенные общей направленностью процессов. В предложенной автором классификации уровень фации соответствует виду аквальных комплексов.

Типизация водохранилищ по морфолого-морфометрическому строению позволяет выделить речные, озерно-речные и озерные аквальные ландшафты (рис. 1), обладающие определенным набором аквальных комплексов более низкого иерархического уровня. Аквальные ландшафты представляют собой систему соподчиненных аквакомплексов, создающих динамическое структурно-функциональное целое. Функционирование аквальных геосистем характеризуется высокой открытостью и динамичностью. Быстрые трансформации ландшафтов связаны как с динамичностью внешних потоков вещества и энергии, так и с регулирующей деятельностью человека.

Важными критериями выделения аквальных ландшафтов являются характер водооборота (коэффициент интенсивности водного обмена), степень тран-зитности водных масс, солеобмен, особенности круговорота вещества и химических элементов [Богословский, 1975; Эдельштейн, 1998 и др.].

Седиментационная и аккумулятивная способность усиливается последовательно от речных к озерно-речным и озерным аквальным ландшафтам водохранилищ (от транзитных к транзитно-аккумулятивным и аккумулятивным). В результате содержание биогенных элементов и скорость их круговорота увеличивается от речных к озерным ландшафтам, что ведет к возрастанию биогенного стока в аквальных комплексах водохранилищ [Авакян и др., 1987].

Многолетние исследования позволяют выявить специфические черты ак-вальных геосистем равнинных водохранилищ. Водохранилище образует сложную геосистему, включающую природный и технический блоки [Дьяконов, 1971]. Компоненты аквальных комплексов отличаются высокой мобильностью, что во многих случаях связано с их природными свойствами, а также с их трансформацией под влиянием природно-антропогенных процессов. Горизонтальная структура ландшафтов водохранилищ определяется территориальной организацией и активными латеральными связями. Важнейшей причиной активности горизонтальных связей является подвижность водных масс. Пространственно-временная динамика связана с характером регулировния стока, уровенным режимом, которые ведут к изменениям границ, площадей и периодов затопления. Это, в свою очередь, приводит к существенной экотонности аквальных комплексов. Наряду с высокой аккумулятивной способностью в водохранилищах развиваются природно-антропогенные (ускоренные человеком) процессы эрозии, абразии, заболачивания и др. Сложность и динамика круговорота биогенных элементов определяется наличием или отсутствием стабильности и стратифицированности водной массы. В ходе трансформации наземных ландшафтов появляются или преобразуются природные компоненты (вода, грунт, гидробионты), создающие вертикальную структуру водного ландшафта. Своеобразие геосистемам водохранилищ придают затопленные почвы, сохранившие во многих случаях морфологическое строение.

Глава 3 посвящена исследованию пространственной и временной динамики абиотических и биотических компонентов аквальных комплексов равнинных водохранилищ. В работе оцениваются основные свойства и динамика формирования водных масс, донных отложений, затопленных почв, высшей водной растительности, планктонных и бентосных организмов аквальных комплексов водохранилищ различного регулирования стока.

Проведенный анализ показывает, что вода природно-антропогенных аквальных комплексов характеризуется общими закономерностями химического состава - более высокими значениями содержания главных ионов, а также ионов металлов, пониженным содержанием кислорода по сравнению с речными аквакомплексами природного типа. Химический состав воды природно-антропогенных реолимнических аквакомплексов занимает промежуточное положение между озерными и речными ландшафтами.

В природно-антропогенном аквальном ландшафте содержание биогенных элементов тесно связано с гидрологическими условиями и имеет сезонный характер.

Состав водной массы аквальных геосистем зависит от природного стока с водосбора. Прослеживается дифференциация свойств водных масс, связанная с природными и антропогенными факторами. Выделяются водные массы пелаги-ально-профундальных и литоральных аквальных комплексов разной степени зарастания и загрязнения. В литоральных защищенных аквальных комплексах соединений азота и фосфора в воде существенно больше, чем пелагиальных. В условиях прибрежных мелководий внутриводоемные процессы, поверхностный

и грунтовый сток определяют большие концентрации биогенных элементов, прежде всего, в вегетационный период. Литоральные аквакомплексы слабого зарастания характеризуются лучшими показателями качества воды по сравнению с профундальными.

Ландшафты водохранилищ характеризуются активным процессом аккумуляции в донных отложениях и затопленных почвах N. Р и К. Наблюдаются закономерные накопления микроэлементов (2п, Си, Мо и др.) в соответствии с особенностями гидрологического режима, морфологии и зарастания акваль-ных комплексов. В пелофациях пелагиально-профундальных урочищ отмечены максимальные значения концентрации микроэлементов. Их содержание в илах превышает фоновые значения концентраций для почв и речных осадков (в 3-10 раз). Донные отложения комплексов открытой литорали характеризуются минимальным содержанием химических элементов.

Сукцессионные процессы, происходившие в структуре растительного покрова фитоаквакомплексов, заключаются в развитии доминирующих, высокопродуктивных видов, что сопровождается быстрыми темпами нарастания создаваемой ими продукции в макрофитных аквальных комплексах.

В литоральных фитокомплексах наблюдается усиление темпов новообразования органического вещества, способствующее евтрофированию водоема. В пелагиальных аквальных комплексах фитопланктон является основным продуцентом, создающим органическое вещество и определяющим уровень троф-ности вод. Развитие фитоаквакомплексов связано с усилением процессов спла-винообразования и заболачивания и позволяет полагать, что продуцирование органического вещества продолжает возрастать за счет высшей растительности, развитие которой и определяет интенсивность евтрофирования водохранилища.

Наблюдающаяся в последние годы тенденция к снижению промышленных сбросов сточных вод может привести аквальные комплексы к состоянию близкому к фоновому. В этом случае дальнейшие изменения экологической структуры аквальных комплексов водохранилищ будут связаны, прежде всего, с гидрометеорологическими особенностями данного отрезка времени.

В главе 4 рассматриваются классификация, формирование и распределение аквальных комплексов равнинных водохранилищ. В современной географической науке, исследующей пространственные явления и процессы в пределах ландшафтов, до сих пор остается необходимость разработки проблемы пространственной и функциональной организации аквальных комплексов - сложных природных и природно-антропогенных образований. Изучение аквальных комплексов требует выделения морфологических и функциональных элементов, закономерностей их пространственных связей и изменения во времени, установления иерархической структуры и внутренней сопряженности аквальных комплексов. Трудности в исследовании морфологии и функционирования водных комплексов и создании стройной классификационной схемы связаны как с меньшей изученностью, так и со специфическими чертами, отличающими их от наземных природных комплексов.

А.Д. Хованским [1995] предложена геохимическая классификация акваль-ных ландшафтов, базирующаяся на классификационной системе А.И. Перель-мана, в которой учитываются особенности главных видов геохимической миграции. Систематика аквальных ландшафтов определена уровнем организации отдельных видов миграции. H.H. Назаровым [2002], A.B. Наговициным [2002] на примере Боткинского водохранилища, О.В. Филипповым [2004] на примере Волгоградского водохранилища предложены классификационные схемы, основанные на классическом ландшафтном подходе. H.H. Назаровым [2002; 2003] в качестве основы для дифференциации водохранилища были использованы морфолого-морфометрические районы с учетом гидрологических условий. В пределах аквального варианта предложено выделять урочища и фации на определенной форме рельефа с однотипным субстратом и свойствами водных масс. О.В. Филиппов [2004] выделяет несколько видов урочищ в озерной части Волгоградского водохранилища (глубоководного русла, поймы, мелководья и изолированной акватории). Н.В. Фроловой [2006] при классификации побережий выделяются парагенетические ландшафтные группы (абразионные, завершенного развития, консервативные и низкие заболоченные берега).

Классификация аквальных комплексов, предлагаемая автором, базируется на ландшафтно-экологической основе, учитывает основные ландшафтоформи-рующие факторы и процессы (рис. 2). В классификации выделяются тип, подтип, группа, подгруппа, род и вид аквальных комплексов [Тихомиров, 2003].

Водные комплексы, используемые человеком, преобразованные или искусственные, будучи объектом геоэкологического исследования, могут рассматриваться как природно-антропогенные системы, формирование которых происходит в результате взаимодействия природных факторов и различных видов деятельности населения. Как любая геосистема, аквальный комплекс характеризуется составом (набором вещественных компонентов), морфологическими чертами, пространственной структурой и функциональной организацией.

Аквальные ландшафты водохранилищ обладают внутренней морфологической неоднородностью, которая проявляется в том, что каждый аквальный комплекс выполняет определенную функцию, выраженную в основном ланд-шафтообразующем процессе. Взаимодействие водных масс с берегами и дном, деятельность внутриводоемных процессов формируют систему пространственных структурных единиц после заполнения водохранилища.

A.A. Григорьевым [1966] разработана теория физико-географического процесса, под которым понимается природный процесс, протекающий в ландшафтной сфере. Процессы, возникающие в ландшафтах, освоенных человеком, могут быть отнесены к природно-антропогенным процессам, они ведут во многих случаях к негативным изменениям и деградации ландшафта [Романова, 2006]. В условиях водохранилищ под природно-антропогенным ландшафто-формирующим процессом следует понимать направленное изменение природной среды, протекающее под влиянием основных природно-антропогенных

Основной прнзнак (фактор) выделения:

по степени антропогенного воздействия и изменения

по гидрологическому режиму, морфо л о го-морфометричес КИМ показателям

по глубине и положению на акватории, степени защищенности

по преобладающему материалу

по основному ландшафте -формирующему оо процессу

по донным отложениям, затопленным почвам (основным гидробиоценозам)

по антропогенной измененностн и основным экологическим показателям

Аквальные комплексы

Природные

Природно-антропогенные

Техногенные

Речные (реокомплексы) Озёрно-речные (реолимнокомплексы) Озёрные (лимнокомплексы) V

(постоянного и временного затопления)

Литоральные (защищенные, открытые)

Пелагиально-профундальные (зашищснныс.открытыс)

Минеральные

ЕЕ

Биогенно-минеральные

Биогенные

Эрози- Абразионные Аккуму-

онные лятивные

Сплав инно- Макро- План-

аккумуляти фитно- ктонно-

вные аккумуляти аккумуля-

вные тквные

Лігго-комплексы Псаммо-комплексы Пело-комплексы

Аргилло-комплексы

Переходные (почвенные

или на переходных

дойных отложениях)

Фито- Пело- Торфяные

комплексы комплексы комплексы

Сплавинные комплексы

Комплексы разной степени антропогенной измененностн и экологического состояния

Рис. 2. Классификация аквальных комплексов по основным ландшафтоформирующим факторам

факторов (движущих сил процесса), обеспечивающих перераспределение вещества и энергии, формирующих состав, структуру и основные свойства того или иного аквального комплекса. К основным ландшафтоформирующим процессам относятся ускоренные деятельностью человека эрозия, абразия, евтрофикация, зарастание, загрязнение и др.

Важнейшими факторами пространственно-функциональной организации аквальных комплексов водохранилищ являются элементы гидрологического режима (гидродинамическая активность, уровенный режим и др.), морфология и морфометрия водоемов, от которых зависят облик ландшафта и соотношение основных ландшафтообразующих процессов - разрушения, перемещения, трансформации, аккумуляции и обмена минеральным и биогенным веществом и энергией, а также условия развития гидробионтов (свойства водной среды, донных отложений и затопленных почв).

Преобладающие природно-антропогенные ландшафтообразующие процессы (ускоренный эрозия, абразия, аккумуляция биогенного и минерального вещества, зарастание, сплавинообразование, заболачивание и др.) ведут к формированию в водохранилищах эрозионных, абразионно-аккумулятивных, спла-винно-аккумулятивных, макрофитно- и планктонно-аккумулятивных, нейтральных аквальных комплексов, а в их пределах могут быть выделены соответствующие уровню аквафации (литокомплексы, псаммокомплексы, пелоком-плексы, фитокомплексы, а также торфяные, торфяно-сплавинные, почвенные комплексы).

Тип аквальных комплексов выделяется по гидрологическому режиму водной массы (речные, озерно-речные, озерные ландшафты) и морфолого-морфометрическим показателям. Озера и реки принципиально отличаются по своей морфологии, морфометрии и природным процессам. В речных геосистемах основные физико-географические процессы и развитие водных комплексов связаны с транзитом вещества и деятельностью текучих вод (реофилией). Процессы формирования озерных ландшафтов идут в условиях замедленного водообмена (лимнофилии). Переходные озерно-речные ландшафты характеризуются сменой речных и озерных условий (рис. 3).

В качестве одного из признаков выделения типа аквального ландшафта возможно использование коэффициента интенсивности водообмена, а также вещественного критерия целостности ландшафта, предложенного К.Н. Дьяконовым [1970], представляющего собой отношение расхода потока или годового стока входного и замыкающего створов. В пределах типов выделяются подтипы аквальных комплексов по сочетанию морфолого-морфометрических особенностей (русловые, пойменно-долинные, котловинно-долинные, озерно-котловинные) и условиям затопления (постоянного, периодического и эпизодического) в соответствии с критериями, предложенными К.К. Эдельштейном [1998].

По сочетанию глубин, положения на акватории и степени защищенности выделяются группы аквальных комплексов: литоральные, сублиторальные и

пелагиально-профундальные, защищенные (по заливам и за островами) и открытые.

На уровне подгруппы аквальных комплексов основным критерием является преобладающий (средоформирующий) материал (минеральные, органогенные, органо-минеральные аквальные комплексы).

Аквальные комплексы, выделенные по положению в речной долине н глубине

АК надпойменной террасы Щ АК поймы ЦЦ Русловые АК

- Граница между литоральными и пелагиальнымн АК

Иваньковское

1 - речной ландшафт 2 - озерно-речной ландшафт

Аквальные комплексы, выделенные по преобладающему материалу и преобладающему ландшафтоформирующему процессу

Минеральные АК

§§§ Эрозионные !—*] Абразионные §Ц§ Аккумулэтивные

Биогенно-минералъные АК ЩЩ Нейтральные

Биогенные АК Щ Планктонно-аккумулятивные Ш Макрофитно-аккумулягивные ЦЦ| Сплавинно-аккумулятивные

Рис. 3. Распределение аквальных комплексов в речном, озерно-речном и озерном ландшафтах Иваньковского водохранилища (по положению в затопленной долине, преобладающему материалу и ландшафтоформирующему процессу)

Род выделяется по основным ландшафтоформирующим процессам. На участках с различной гидродинамической активностью развиваются три основных процесса: разрушения (размывания) и транспортировки материала, а также аккумуляции вещества минерального и биогенного происхождения. В условиях сильной гидродинамической активности формируются эрозионные и абразионные аквальные комплексы. Снижение подвижности водной массы ведет к образованию аккумулятивных минеральных комплексов. Слабая гидродинамическая активность благоприятствует формированию сплавинно-, торфяно-, мак-рофитно-, пелоаккумулятивных и нейтральных (относительно равновесных) аквальных комплексов (рис. 4).

Вид аквальных комплексов предлагается выделять по типу донных отложений или затопленных почв (гидробиоценозов).

В классификации для каждого ранга аквальных комплексов выделяются уровни экологического состояния, определяемые по интегральному показателю («И»), выраженному в баллах и включающему оценку направления

Рис. 4. Аквальные комплексы, выделенные по ландшафтоформирующему процессу (уровень рода аквальных комплексов)

ландшафтоформирующего процесса (степень «негативности») и степени антропогенной измененное™, а также оценку качества отдельных природных компонентов (экологических показателей).

Анализ картографических, фондовых и литературных материалов позволил в соответствии с предложенной нами классификацией выделить аквальные комплексы по основным ландшафтоформирующим процессам: абразионные, эрозионные, минерально-аккумулятивные, нейтральные, сплавинно-аккумулятивные, макрофитно-аккумулятивные и пело- (планктоно)-аккумулятивные (рис. 4), а также основных элементарных единиц аквальных комплексов по главному аккумулируемому материалу - донным отложениям (псаммокомплексы, литокомплексы, аргиллокомплексы, пелокомплексы, фито-комплексы, педокомплексы, торфяные и сплавинные комплексы) (рис. 5-8).

Распределение аквальных комплексов связано с особенностями морфо-метрии, режима регулирования, развития гидродинамических и биологических процессов и возраста водоемов. Расчеты и экспертные оценки показали, что наиболее значительно в равнинных водохранилищах представлены пело- и псаммокомплексы, в меньшей мере — слабоизменненые педокомплексы и фито-комплексы. Аквакомплексы с затопленными почвами (педокомплексы) сохранились на площади от 6 до 13%. Наименее широко в водохранилищах представлены сплавинные комплексы. Характер распределения аквальных комплексов в долинных водохранилищах по площади дна однотипен. Пелоакваком-плексы с тонкодисперсными илами располагаются в профундальной части водоема. Псаммоаквакомплексы формируются в прибрежной зоне, а промежуточная занята песчанистыми илами и педокомплексами.

Рис. 5. Динамика аквальных комплексов Верхневолжского водохранилища (выделенных по виду аквальных комплексов)

■■ cii.iaiuiiini.ic комплексы ■■ фитокомплоксм ШНЁ 'Н'ЛШШЫГКШ |~ исаммокомплсксы

■Ц ||с.тком1Ь1сксы в «алнпах (с органическим илом) ВВН иелокомилексы (русло и плесы) с минеральным нл<

Рис. 6. Динамика аквальных комплексов Иваньковского водохранилища (выделенных по виду аквальных комплексов)

Рис. 7. Динамика аквальных комплексов Угличского водохранилища (выделенных по виду аквальных комплексов)

Рис. 8. Динамика аквальных комплексов Рыбинского водохранилища (выделенных по виду аквальных комплексов)

В главе 5 представлены результаты исследований многолетней динамики горизонтальной структуры аквальных комплексов водохранилищ.

Ряд исследователей относит изучение многолетней динамики геосистем к актуальным задачам ландшафтоведения [Мамай, 1971; Иванов, 1989 и др.]. В то же время многолетняя трансформация морфологической структуры аквальных комплексов водохранилищ остается наименее изученной.

Старейшие в Волжском каскаде Верхневолжское, Иваньковское, Угличское и Рыбинское водохранилища - наиболее благоприятные объекты для изучения аквальных комплексов, созданы соответственно в 1845, 1937, 1939 и 1940 гг. За длительный срок существования аквальные комплексы этих водоемов прошли значительный путь развития, а ландшафтоформирующие процессы получили достаточное выражение (рис. 4).

Полевые работы включали крупномасштабное (1:10 ООО) картографирование тестовых участков, составление покомпонентных (водной растительности, донных отложений, затопленных почв, водных масс) и комплексных карт аквальных комплексов водохранилищ (1:100 ООО), выделенных по основным ландшафтообразующим факторам и процессам на уровне рода аквальных комплексов. Выделение границ на уровне вида и рода проводилось на основе мор-фолого-морфометрических критериев, по границам распространения бентосных форм высшей водной растительности, фитопланктона, а также типов донных отложений и затопленных почв. Для оценки распределения аквальных комплексов водохранилищ в 1958 г. составлены карты по материалам крупномасштабных съемок донных отложений и растительности В.П. Курдина [1961] и В.А. Экзерцева [1961].

Быстрые трансформации на уровне урочища или ландшафта возможны в результате регулирования уровня воды в водоеме, т.е. внешних антропогенных

Фитоыаос8: г/м-

Рис. 9. Связь фитомассы с изменением глубины на защищенных мелководьях (р = 0,77±0,06)

воздействий. Внутренние трансформации в гидробиоценозах приводят к медленным изменениям на уровне вида и рода аквальных комплексов.

Анализ полученных данных позволил оценить современную морфологическую структуру аквальных комплексов (табл. 1, 2, 3, рис. 7, 8, 9, 10) верхневолжских водохранилищ. Обширные площади мелководий на водохранилищах

с сезонным регулированием уровня воды в условиях слабой гидродинамической активности определили высокую степень развития биогенной аккумуляции вещества, прежде всего за счет макрофито-аккумулятивных аквальных комплексов (от 5 до 20,5%). Прослеживается достаточно высокая степень связи величины аккумулирующейся фитомассы с распределением глубин в защищенной литорали (р = 0,77±0,06) (рис. 9). Процессы активного заболачивания в прибрежной зоне привели к формированию сплавинных комплексов (от 1,5 до 7,1%).

В пределах водохранилищ в условиях значительных многолетних колебаний уровня воды площади биогенно-аккумулятивных аквальных комплексов невелики, а ветровое волнение и течения способствовали образованию обширных эрозионных и абразионных аквальных комплексов и связанных с ними минерально-аккумулятивных форм рельефа. Высокая статистическая связь установлена между площадью эродированных комплексов и степенью защищенности участков (р = -0,83±0,09) (рис. 5). Эрозионные комплексы занимают на во-

з>°

£25

1 20

2 ю

Рис. 10. Зависимость площади эродированных аквальных комплексов от степени защищенности литорали (р = -0,83 ± 0,09)

доемах сезонного регулирования 10-16%, абразионные - 1,2-2,0% от площади водохранилищ (табл. 1, рис. 4). Анализ показал, что абразионно-эрозионная деятельность в большей мере характерна для озерного Рыбинского водохранилища с наиболее высокой степенью повторяемости (10%) сильных ветров за период навигации и максимальной зафиксированной высотой волны (2,0 м). Большие площади эрозионных комплексов (51,6%) в Рыбинском водохранилище связаны также с широким распространением плесовых открытых мелководий, размываемых ветровыми волнами. На пойме в условиях речных и озерно-речных участков Угличского и Иваньковского водохранилищ эрозионные и минерально-аккумулятивные комплексы образовались, прежде всего, за счет весенних стоковых течений и вместе с абразионными аквальными комплексами занимают наименьшие площади в водоемах. Сравнительно слабое развитие абразионных процессов определило ограниченную аккумуляцию минерального вещества в прибрежной зоне (1,79-5,48% от общей площади зеркала водохранилищ). Среди водоемов сезонного регулирования стока по площади мине-

ральных аквальных комплексов на 1-м месте находится речное Угличское водохранилище.

Участки с глубинами от 3 до 5 м от НПУ в ряде случаев заняты нейтральными педокомплексами (6,1-17,8%), формирующимися в условиях слабой гидродинамической активности и характеризующимися относительным равновесием процессов аккумуляции и выноса илистых частиц. Это приводит к образованию своеобразных комплексов (педокомплексов), выстланных сохранившими морфологическое строение разбухшими почвами. Длительная седиментация

Таблица 1

Состав аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ, выделенных по основному ландшафтоформирующечу процессу

№ п/п РодАК Водохранилища

Верхневолжское Иваньковское Угличское Рыбинское

км" 1 % км' | % км' 1 % км2 | %

Биогенные аквальные комплексы

1 Макрофитно-аккумулятивные 17,9 10,0 67,1 20,5 12,45 5,0 91,0 2,0

2 Сплавинно-аккумулятивные 2,69 1,5 23,2 7,1 4,98 2,0 13,65 0,3

Биогенно-минеральные аквальные комплексы

3 Нейтральные 8,95 5,0 20,0 6,1 27,39 11,0 809,9 17,8

4 Пелоаккумуля-тивные 119,9 67,0 176,9 54,1 154,38 62,0 1105,65 24,3

Минеральные аквальные комплексы

5 Эрозионные 24,17 13,5 33,0 10,1 39,84 16,0 2347,8 51.6

6 Абразионные 3,58 2,0 3,9 1,2 4,48 1,8 136,5 3,0

7 Минерально-аккумулятивные 1,79 1,0 2,9 0,9 5,48 2,2 45,5 1,0

Всего: 179,0 100 327,0 100 249,0 100 4550,0 100

илистых частиц способствовала широкому представительству пелоаккумуля-тивных комплексов в пределах профундали водохранилищ (24-67%). Процесс пелогенной аккумуляции наиболее выражен в озерных участках водохранилищ сезонного регулирования.

Максимальные относительные площади пелокомплексов на старейшем по возрасту (более 150 лет) Верхневолжском водохранилище.

После заполнения водохранилищ сформировавшиеся временные акваль-ные комплексы подстилались затопленными почвами поймы и террас реки Волги. За первые два десятилетия существования водоемов произошла значительная трансформация затопленных котловин. Развитие внутриводоемных процессов на фоне становления режима регулирования уровня привело к формированию аквальных псаммокомплексов, пелокомплексов, макрофитных фи-токомплексов и почвенных комплексов. Большая часть дна водоемов в это время была занята сохранившими рельеф и морфологию почв педофациями и пе-

лофациями, образованными в условиях профундали (пелагиально-профундальными аквальными комплексами).

Анализ многолетней динамики состава аквальных комплексов водохранилищ (табл. 2, 3) показал, что первые два десятилетия существования водохранилищ отмечены активным развитием эрозионно-абразионных псаммоком-плексов и аккумулятивных пелокомплексов. В последующий период за счет биогенной аккумуляции формируются макрофитные и сплавинные группировки. Наиболее ярко этот процесс проявился в водохранилище сезонного регулирования. Суммарная площадь этих комплексов в Иваньковском водохранилище к 1975 г. составила 22,9 % от площади водоема. В пределах водохранилищ многолетнего регулирования уровня воды продолжается быстрое расширение площадей, занятых пело- и псаммокомплексами.

Таблица 2

Динамика распределения аквальных комплексов водохранилища сезонного регулирования (Иваньковское водохранилище)

№ п/п Аквальные 1958 г. 1975 г. 2006 г.

комплексы км % км' % км2 %

1 Сплавинные - - 17,0 5,2 23,2 7,1

2 Макрофитные 54,0 16,5 58,0 17,7 67,1 20,5

3 Псаммокомплексы 32,7 10,0 36,6 11,2 39,8 12,2

4 Пелокомплексы 147,2 45,0 163,5 50 176,9 54,1

5 Педокомплексы 93,1 28,5 51,9 15,9 20,0 6,1

Всего: 327,0 100 327,0 100 327,0 100

В последние три десятилетия в водохранилище сезонного регулирования процессы сплавинообразования и зарастания ослабли. Одновременно медленно расширяются площади псаммокомплексов. Продолжающееся заиление еще более сократило площади педофаций.

Таблица 3

Динамика распределения аквальных комплексов водохранилища многолетнего регулирования стока (Рыбинское водохранилище)

№ п/п Аквальные комплексы 1958 г. 1965 г. 2002 г.

км % км2 % км2 %

1 Макрофитные и сплавинные - - 59,15 1,3 104,65 2,3

2 Псаммокомплексы 910,0 20 1683,5 37,0 2529,8 55,6

3 Пелокомплексы 1137,5 25 2184,0 48,0 1105,65 24,3

4 Педокомплексы 2502,5 55 682,5 15,0 809,9 17,8

Всего: 4550,0 100 4550,0 100 4550,0 100

В водохранилище многолетнего регулирования стока колебания уровня воды и условия высокой гидродинамической активности способствовали широкому развитию в последние годы псаммокомплексов и уменьшению площадей

пелокомплексов, при медленном процессе формирования макрофитных и спла-винных комплексов (табл. 2,3, рис. 5-8).

Максимальные темпы переформирования аквальных комплексов в водоеме сезонного регулирования стока приходятся на педокомплексы в 1-м и 2-м десятилетиях. Средний показатель уменьшения их площадей составил более 3% в год. В 3-м и 4-м десятилетиях скорость разрушения педокомплексов уменьшилась (почти в 3 раза). И лишь в 5-м десятилетии произошло резкое замедление этого процесса (0,2% в год).

Процессы аккумуляции минерального и органического вещества способствовали быстрому формированию пело- (2,1% в год) и макрофитных комплексов (0,79%). В дальнейшем (3-е и 4-е десятилетия) расширение этих ландшафтных единиц резко замедлилось (в 3 раза у пело- и почти в 8 раз у макрофитных комплексов), что связано со стабилизацией процессов переформирования рельефа котловины и завершением становления зоны зарастания. Сукцессионные процессы в условиях незначительных колебаний уровня воды привели к активному расширению сплавинных комплексов в пределах защищенной литорали. Прирост суммарных площадей (сплавин и макрофитных аквальных комплексов) замедлился в 3-м и 4-м десятилетиях в 2 раза, а в 5-7 десятилетиях почти в 4 раза.

Активное переформирование берегов и дна водоема в первые два десятилетия привело к значительным темпам развития псаммокомплексов. В 3-4-м десятилетиях прирост этих аквальных комплексов уменьшился почти в 7 раз, а в 5-7-м десятилетиях - более чем в 10 раз.

В условиях водохранилища с многолетним регулированием стока - темп формирования псаммокомплексов и разрушения педокомплексов в 1-2-м десятилетиях соотносим с подобными данными для Иваньковского водохранилища. Однако темпы расширения псаммокомплексов оказались значительно выше (более чем в 2 раза) и сохранились на достаточно высоком уровне в 3-4-м десятилетиях, чему способствовало постоянное перемещение зоны взаимодействия водной массы с дном при значительных колебаниях уровня водоема в навигационный период. Обширные площади открытых аквальных комплексов и высокая гидродинамическая активность не позволили сформироваться существенным площадям макрофитных и сплавинных комплексов, в отличие от водохранилищ сезонного регулирования.

Темп уменьшения суммарных площадей педо- и торфяных комплексов в 1-4-м десятилетиях существенно выше соответствующих показателей для Иваньковского водохранилища. За счет восстановления процесса формирования заболоченных почв вдоль уреза воды в условиях слабой гидродинамическая активности произошел некоторый прирост площадей трансформированных почв в 5-7-м десятилетиях.

В водохранилище сезонного регулирования пелокомплексы формировались активно и за относительно короткий срок, чему благоприятствовал стабильный уровенный режим в летний период. В условиях водохранилища многолетнего регулирования темпы расширения (на 2% в год) пелокомплексов ос-

тавались высокими около 40 лет, затем существенно замедлились. В 5-7-м десятилетиях произошло некоторое уменьшение площадей пелокомплексов за счет пересортировки материала донных отложений.

Таким образом, основными факторами, определяющими пространственную дифференциацию аквальных комплексов равнинных водохранилищ, являются водный режим (колебания уровня воды, гидродинамическая активность водной массы), сукцессионные процессы в фитоценозах, вынос и аккумуляция минерального и органического вещества. Важнейшие ландшафтообразующие процессы после затопления водохранилищ приводят к формированию эрозионных, абразионных, аккумулятивных, макрофитно-аккумулятивных, планктон-но-аккумулятивных, сплавинно-аккумулятивных аквальных комплексов.

В первые годы после заполнения водохранилищ аквальные комплексы представлены временными размываемыми педокомплексами пойм и террас, а также русловыми псаммокомплексами. В дальнейшем на месте русловых псаммокомплексов сформировались планктонно-аккумулятивные пелоком-плексы, а в прибрежной зоне эрозионно-абразионная деятельность привела к замене педокомплексов на псаммокомплексы. Одновременно в защищенных урочищах началось становление макрофитных фитокомплексов. Начиная с 3-го десятилетия существования водохранилищ, часть фитокомплексов с наиболее застойным режимом преобразовалась в сплавины.

В аквальных ландшафтах водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования к 6-7 десятилетию их существования структура аквальных комплексов вполне сложилась. В водоеме сезонного регулирования обширные площади заняли биогенные сплавинные и макрофитные аквальные комплексы, продолжающие формироваться достаточно значительными темпами. Процесс дальнейшего расширения пелокомплексов резко замедлился. В водоеме многолетнего регулирования до настоящего времени развиты процессы формирования псаммокомплексов. Темпы формирования биогенных аквакомплексов существенно ниже по сравнению с водохранилищем сезонного регулирования со стабильным уровенным режимом.

По темпам формирования структурных единиц аквакомплексов водохранилищ возможно выделить 4 этапа: 1 - быстрого формирования; 2 - замедления расширения площадей; 3 - стабилизации структуры и площадей; 4 - флук-туационных изменений. При этом прирост площадей аквальных комплексов, связанных с разрушением материала котловин в водоемах со стабильным уровнем на 2-м этапе уменьшается в 7-8 раз, а на 3-м этапе в 10-12 раз. Темпы расширения аккумулятивных комплексов на 2-м этапе падают в 3-7 раз, а на 3-м этапе в десятки раз. В условиях водохранилищ многолетнего регулирования стока расширение площадей аквальных комплексов, связанных с разрушением дна на 2-м этапе менее значимы (в 2 раза меньше), чему соответствуют и меньшие темпы развития аккумулятивных пелокомплексов.

виях высокой ГДА и эрозионно-абразионной деятельности: псаммокомплек-сы—* педокомплексы—► пелокомплексы. Латеральные сопряжения позволяют выделить 1 ПК-накопители вещества: сплавинные, фитокомплексы, пелокомплексы, аккумулятивные псаммокомплексы и ПТК рассеивания вещества: абра-зионно-эрозионные псаммокомплексы. Роль абразионно-эрозионных акваль-ных комплексов как высокоинтенсивных детерминантов с возрастом водохранилища уменьшается, а биогенно-аккумулятивных комплексов возрастает.

Основная закономерность развития горизонтальной структуры аквальных комплексов водохранилищ: сокращение площадей педокомплексов и их трансформация в пелагиально-профундальных условиях в пелокомплексы, в условиях открытой литорали - в псаммокомплексы, а в защищенной литорали - в фи-то- и сплавинные комплексы. При этом пелокомплексы становятся доминантными, а педокомплексы - редкими.

В ходе развития водохранилищ выделяются: а) относительно однонаправленная динамика формирования аквальных комплексов; б) формирование с кратковременной сменой ландшафтных процессов на ограниченных площадях водохранилищ; в) формирование с постоянной сменой ландшафтоформирую-щих процессов, с глубоким изменением ландшафтной структуры.

В главе 6 приведены результаты оценки экологического состояния аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ, выделены этапы ланд-шафтно-экологического состояния и намечены пути улучшения экологического состояния аквальных ландшафтов.

На основании анализа полученных материалов сделан вывод о существенной дифференциации накопления тяжелых металлов в различных аквальных комплексах водохранилищ (рис. 11). Аномалии распределения тяжелых металлов в донных отложениях связаны, прежде всего, с техногенными источниками химических элементов.

В ходе исследования установлены определенные внутриводоемные процессы (зарастание, илонакопление и др.), которые способствуют аккумуляции тяжелых металлов в аквальных комплексах различных типов. В пределах водоемов выделяются несколько техногенных аномальных потоков тяжелых металлов (ниже г. Твери, ниже г. Конакова, ниже г. Калязина, в районе г. Череповца). Значение суммарного показателя концентрации тяжелых металлов в донных отложениях водохранилищ изменяется от Ею = 5 до 56 (от низкого до высокого уровня загрязнения). Установлено, что наиболее сильными аккумуляторами тяжелых металлов являются пелагиально-профундальные аквальные комплексы и защищенные литоральные биогенные аквальные комплексы.

Анализ многолетних данных показывает тенденцию уменьшения загрязнения тяжелыми металлами во всех группах аквальных комплексов водохранилищ за последние 10 лет, что хорошо коррелирует со снижением антропогенного пресса сточных вод на водоемы.

Исследование фитокомплексов разной степени зарастания свидетельствует о существенном накоплении тяжелых металлов в высшей водной растительности.

гл

1000 750 500 250 0

/ \

•ч

Си

400 300 200 100 О

• \ / Ч

/ ✓ N \

1 2 3 4 5 6

160 120 80 40 О

Сг

/ /

V / . / *

-^тег

_А ' N

7 — _ /.

Мо

5000 4000

зооо 2000 юоо о

N _ -

400 300 200 100 О

| / /

—^: / _ /

—НУ

60 45 30 15 О

РЬ

/ к —> 1 \ /

3 4 5

-Х-.: \ \ *• _ ч

_ — — " —

Сс!

<1 £ Ч> ✓

г-' -

-----Иваньковский плес (с преобладанием озерных и озерно-речных АК)

-----Волжский плес (с преобладанием речных и озерно-речных АК)

...............Шошинский плес (с преобладанием озерно-речных АК)

---Среднее содержание в ДО по водохранилищу

- Фоновое значение

Рис. 11. Содержание тяжелых металлов (мг/кг) в донных отложениях аквальных комплексов Иваньковского водохранилища: 1 - русловые ; 2 - долинные; 3 - заливы; 4 - заостровные; 5 - открытые; 6 - аквальные комплексы под антропогенным воздействием

Рис. 12. Экологические ситуации разной степени напряженности в аквальных комплексах Иваньковского водохранилища (тестовый участок). Условные обозначения на рис. 13.

Аквальные комплексы слабого зарастания накапливают в растениях в среднем в 1,5-2 раза больше тяжелых металлов, чем водная растительность аквальных комплексов сильного зарастания, что, видимо, связано с особенностями видового состава. Аквальные комплексы слабого и умеренного зарастания обладают высокой барьерной функцией, что свидетельствует об их значительной роли в самоочищении водоема. Это особенно важно для таких водохранилищ, как Иваньковское, имеющее наибольшую площадь фитоакваль-ных комплексов (более 27% от акватории) среди водохранилищ Волжского каскада.

Значительные сезонные и межгодовые колебания уровня водохранилищ влияют на изменение абиотических и биотических компонентов экосистем водохранилищ. Большой размах внутригодовых колебаний уровня, приводящий к образованию обширных площадей аквальных комплексов временного осушения в мелководной зоне, является одним из основных факторов, определяющих современную ценотическую структуру водной растительности, лимитирующую развитие донных биоценозов.

Исследования позволили установить различия в степени антропогенного изменения и дать комплексную оценку экологического состояния аквальных геосистем Верхневолжья. Выделены экологические ситуации разной степени напряженности на тестовых участках (рис. 12) и в водохранилищах в целом (рис. 13). Острота экологических ситуаций в аквальных комплексах водохранилищ нарастает от речных к озерным ландшафтам и вниз по течению реки, в пределах аквальных ландшафтов - от литоральных псаммокомплексов к пела-гиально-профундальным пелокомплексам и фитокомплексам заливов водохранилищ.

Напряженная, критическая и кризисная экологические ситуации типичны для различных геосистем, находящихся в условиях антропогенного пресса (крупных промышленных предприятий, промышленных зон и населенных

Угличское ндхр.

Иваньковское вдхр.

Ш С

Рис. 13. Экологическое состояние аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ по суммарному индексу (И): 1 - удовлетворительная ситуация, 2 - напряженная ситуация, 3 -конфликтная ситуация, 4 - кризисная ситуация

Рис. 14. Методы управления экологическим состоянием аквальных комплексов равнинных водохранилищ

пунктов) и участков развития природно-антропогенных процессов сплавинооб-разования, заболачивания и евтрофикации (прежде всего, в пределах Иваньковского, Угличского, Рыбинского и Удомельского водохранилищ). В них наблюдается высокая степень антропогенных изменений, тенденция превышения ПДК воды по ряду загрязнителей, активное накопление загрязняющих веществ в донных отложениях.

В ходе эволюции водохранилищ возможно выделение на основе расчета коэффициентов ландшафтной и экологической преобразованности четырех этапов ландшафтной и экологической трансформации. Дальнейшая трансформация ландшафтов и экологической ситуации связана со слабыми колебаниями состояний аквальных комплексов, отражающими внешние флуктуационные воздействия климатических или антропогенных факторов.

Наметившееся в последние годы улучшение экологического состояния аквальных ландшафтов связано как со снижением антропогенного пресса, так и с благоприятной ландшафтно-экологической перестройкой аквальных комплексов «старых» равнинных водохранилищ.

Карты экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ являются основой для оценки возможностей их использования в хозяйственных, рекреационных и туристических целях.

Анализ существующих методов улучшения экологической обстановки позволил провести их группировку в целях управления состоянием аквальных ландшафтов (рис. 14). Методы управления следует разделить на межландшафтные и внутриландшафтные. В целях улучшения экологического состояния и оптимизации использования водохранилищ могут быть предложены меры регулирования внутренней ландшафтно-экологической структуры аквальных комплексов в соответствии с их назначением и основной существующей или потенциальной социально-экономической функцией.

Таким образом, ландшафтно-экологические исследования водохранилищ открывают новые возможности разработки мер по улучшению экологического состояния аквальных геосистем. Изложенные методические подходы и принципы могут быть использованы в целях создания системы управления экологическим состоянием водохранилищ как совокупности аквальных природно-антропогенных комплексов.

Выводы:

1. Водохранилища представляют собой сложную, целостную систему аквальных комплексов различных таксономических рангов. При решении научных и практических задач целесообразно рассматривать водохранилище не только как водный объект регулирующий сток, но и как природно-антропогенную систему высокодинамичных аквальных комплексов.

логические характеристики аквального пространства. Составлены карты ак-вальных комплексов равнинных водохранилищ, выделенных по основным ландшафтоформирующим процессам. Проведены расчеты и экспертные оценки распределения аквальных комплексов водохранилищ различного типа регулирования.

3. В ходе эволюции водохранилищ выделены несколько типов динамики формирования аквальных комплексов:

• с поступательной (однонаправленной) динамикой развития, устойчивыми ландшафтоформирующими процессами, закономерным поэтапным переходом аквальных комплексов от стадии «молодости» до климаксовой стадии, способствующим формированию относительно стабильной ландшафтной структуры водохранилища;

• с кратковременными сменами воздушного и водного режима на ограниченных площадях, с низким уровнем изменчивости ландшафтоформи-рующих процессов, относительно стабильной ландшафтной структурой на основной акватории водохранилища;

• с постоянными длительными сменами условий обводнения, сменой направления и интенсивности ландшафтоформирующих процессов на значительных площадях, высокой степенью изменчивости ландшафтной структуры водохранилища во времени и пространстве;

• со сложной (многофазной) динамикой формирования аквальных комплексов, с различной по глубине и направлению сменой ландшафтоформирующих факторов и ландшафтной структуры водохранилища. Общий ход формирования аквальных комплексов сопровождается доминирующими процессами выноса, накопления вещества или условиями, близкими к равновесным, а также поддержанием благоприятной экологической обстановки или ослаблением функций самоочищения.

4. Изучены закономерности пространственной изменчивости современной ландшафтной структуры водохранилищ различного типа регулирования стока. В результате проведенных исследований установлено, что современная структура аквальных ландшафтов равнинных водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования (к шестому-седьмому десятилетиям их существования) вполне сложилась. Процессы расширения площадей псаммо- и пелоком-плексов резко замедлились. В то же время продолжает усиливаться биогенно-формирующий фактор, ведущий к развитию биогенных аквальных комплексов. В водохранилищах многолетнего регулирования до настоящего времени развиты процессы формирования псаммокомплексов, началось сокращение территорий, занятых пелокомплексами, а биогенные аквакомплексы занимают ограниченные площади.

5. Анализ карт динамики ландшафтного устройства водохранилищ позволил установить, что в процессе формирования аквальные ландшафты при-терпевают закономерные изменения. В многолетней эволюции аквальных комплексов равнинных водохранилищ установлены четыре этапа становления ландшафтной структуры водохранилищ, обусловленные различной интенсив-

ностью и направленностью природно-антропогенных процессов. Каждый этап формирования характеризуется закономерно изменяющимся темпом преобразования и приоритетным спектром природно-антропогенных процессов.

6. По темпам динамики формирования структурных единиц аквакомплек-сов выделяются этапы: 1 - быстрых темпов формирования аквакомплексов; 2 -замедления природно-антропогенных процессов и расширения площадей ак-вальных комплексов; 3 - стабилизации природно-антропогенных процессов, структуры и площадей аквальных комплексов; 4 - флуктуационных изменений структуры и площадей аквальных комплексов, связанных с сезонными и многолетними колебаниями природных и антропогенных факторов.

7. Основная закономерность развития горизонтальной структуры аквальных комплексов водохранилищ заключается в сокращении площадей педоком-плексов и их трансформация в пелагиально-профундальных условиях в пело-комплексы, а в защищенной литорали - в фито- и сплавинные комплексы. При этом пелокомплексы становятся доминантными, а педокомплексы - редкими.

Основным латеральным сопряжением аквальных комплексов в условиях низкой гидродинамической активности является последовательность: сплавинные комплексы —> фитокомплексы—»педокомплексы—> пелокомплексы; в условиях высокой гидродинамической активности и эрозионно-абразионной деятельности псаммокомплексы—»педокомплексы-* пелокомплексы.

8. В процессе формирования литоральных открытых (абразионных, эрозионных), защищенных (фито-, педо-, пелоаккумулятивных, пелагиально-профундальных пелоаккмулятивных) аквальных комплексов и составляющих их природных компонентов выделяются четыре основных стадии, различающихся по динамике, направлению и интенсивности ландшафтоформирующих процессов. Основной тренд в динамике развития открытых аквальных комплексов заключается в ослаблении абразии, эрозии и выноса минерального материала. Главные тенденции в формировании защищенных аквальных комплексах проявляются в аккумуляции биогенного вещества, а пелагиально-профундальных аквальных комплексах - в накоплении тонкодисперсного орга-номинерального вещества.

9. Исследования позволили установить различия в степени антропогенного изменения и дать комплексную оценку экологического состояния аквальных геосистем. Выделены экологические ситуации разной степени напряженности в пределах водохранилищ Верхней Волги. Острота экологических ситуаций в аквальных комплексах водохранилищ нарастает от речных к озерным ландшафтам и вниз по течению реки, а также - от литоральных псаммокомплексов к пелагиально-профундальным пелокомплексам и фитокомплексам заливов водохранилищ.

В пределах Верхней Волги и её водохранилищ преобладает удовлетворительная экологическая ситуация. Напряженная, конфликтная и кризисная экологические ситуации типичны для различных геосистем, находящихся в условиях антропогенного пресса (крупных промышленных предприятий, промышленных зон и населенных пунктов) и участков развития природно-

антропогенных процессов сплавинообразования, заболачивания и евтрофика-ции (прежде всего, в пределах Иваньковского, Угличского, Рыбинского и Удомельского водохранилищ). Выделенные локальные напряженные, конфликтные и кризисные ситуации (в районе Пено, Селищ, Твери, Конаково, Кимр, Калягина, Череповца, Рыбинска) связаны с влиянием сточных вод городов и промышленных зон. В них наблюдается высокая степень антропогенных изменений, систематическая тенденция превышения ПДК в природных компонентах. Выявлена дифференциация накопления тяжелых металлов в различных ак-вальных комплексах. Аномалии распределения тяжелых металлов в донных отложениях связаны не только с техногенными источниками химических элементов, но и внутриводоемными процессами в ходе эволюции аквальных комплексов. Наиболее сильными аккумуляторами тяжелых металлов (цинка, меди, кадмия и хрома и др.) являются пелагиально-профундальные и защищенные литоральные биогенные аквальные комплексы в озерных и озерно-речных ландшафтах. Минимальными концентрациями обладают донные отложения открытых литоральных аквальных комплексов. Указанную закономерность полностью подтверждает расчет суммарных показателей загрязнения. Выявлена тенденция последних 10-15 лет снижения содержания тяжелых металлов в донных отложениях и воде аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ.

10. В ходе эволюции водохранилищ возможно выделение на основе расчета коэффициентов ландшафтной и экологической преобразованности четырех этапов ландшафтной и экологической трансформации. Наблюдается некоторое улучшение экологической ситуации в аквальных комплексах на завершающих этапах становления водохранилищ за счет внутриводоемных процессов. Дальнейшая трансформация ландшафтов и экологической ситуации связана со слабыми колебаниями состояний аквальных комплексов, отражающими внешние флуктуационные воздействия климатических или антропогенных факторов.

Таким образом, наметившееся в последние годы улучшение экологического состояния связано как со снижением антропогенного пресса, так и с благоприятной ландшафтно-экологической перестройкой аквальных комплексов «старых» равнинных водохранилищ.

Карты экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ могут стать основной для разработки мер по регулированию внутриланд-шафтной структуры в целях управления экологическим состоянием и оценки возможностей их хозяйственного и рекреационного использования.

По теме диссертации опубликованы 123 работы, основными среди которых являются следующие:

Монографии

1. Тихомиров O.A. Динамика аквальных комплексов равнинных водохранилищ. Тверь: Тверской государственный университет. 2008. 308 с. (19,25 п.л.).

2. Тихомиров O.A. Аквальные комплексы как объект геоэкологического исследования (подходы к анализу морфологии, структуры и оценке

экологического состояния. Тверь: «Старицкая типография». 2003. - 103 с. (6,44 п.л.).

3. Ланцова И.В., Григорьева И.А., Тихомиров O.A. Водохранилища как объект рекреационного использования. Тверь: Тверской государственный университет. 2004.160 с. (10 п.л., автора - 3,3 пл.).

4. Емельянов А.Г., Тихомиров O.A., Шерстнёва Н.С. и др. Экологический мониторинг природной среды региона. Тверь-Клин: изд-во «Лилия Принт». 2006. 137 с. (8,6 п.л., автора - 0,69 п.л.).

Статьи в журналах из списка ВАК

5. Тихомиров O.A. Трансформация структуры аквальных комплексов равнинного водохранилища // Вестник Московского университета. Серия 5. География, М., МГУ, № 1,2010. С. 44-49. (0,38 п.л.).

6. Тихомиров O.A. Классификация и оценка экологического состояния аквальных геоэкосистем Верхней Волги // Проблемы региональной экологии. № 1,2005. С. 28-36. (0,56 п.л.).

7. Тихомиров O.A., Емельянов А.Г. Эволюция аквальных комплексов в процессе формирования водохранилищ // Проблемы региональной экологии, № 2, М., 2009. С. 51-55. (0,31 п.л., автора - 0,28 п.л.).

8. Ланцова И.В., Григорьева И.Л., Тихомиров O.A. Геоэкологические проблемы рекреационного использования Иваньковского водохранилища II Водные ресурсы. Том 32, № 1. М., 2005. С. 115-122. (0,5 п.л., автора - 0,2 пл.).

9. Тихомиров O.A., Марков М. В. Накопление тяжелых металлов в донных отложениях аквальных комплексов водохранилища сезонного регулирования стока // Ученые записки Казанского госуниверситета. Серия: Естественные науки. Том 151, кн. 3, Казань, 2009. С. 143-152. (0,63 п.л, автора - 0,57 п.л.).

10. Тихомиров O.A. Эколого-географическое положение Тверской области // География в школе, № 6, М., 1998. С. 20-26. (0,44 п.л.).

11. Муравьева Л.В., Тихомиров O.A. Факторы и динамика зарастания аквально-территориальных торфокарьерных комплексов на территории Верхневолжья // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Биология и экология, № 14, Тверь, 2009. С. 200-210. (0,69 п.л., автора-0,21 п. л.).

12. Муравьева Л.В., Тихомиров O.A., Марков М.В. Формирование аквально-территориальных комплексов выработанных торфяных болот // Ученые записки Казанского госуниверситета. Серия: Естественные науки. Том 152, кн. 4, Казань, 2010. С. 102-115. (0,88 п.л., автора - 0,26 п.л.).

Статьи в журналах, сборниках, материалах конференций

13. Тихомиров O.A. Изменение и классификация затопленных почв Иваньковского водохранилища // Влияние Иваньковского водохранилища на природу прилегающих территорий. Калинин, 1975. С. 40-53. (0,88 п.л.).

14. Тихомиров O.A. Изменение растительности и грунтов в заливах Иваньковского водохранилища // Информ. бюлл. Ин-та биол. внутр. вод АН СССР, № 34, Л., 1977. С. 28-30. (0,19 пл.).

15. Тихомиров O.A. О формировании мелководий водохранилищ лесной зоны // Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду. Тез. докл. Всесоюзн. конф. Л., 1979. С. 74-75. (0,13 п.л.).

16. Тихомиров O.A. Изменение химических свойств затопленных почв водохранилищ лесной зоны // Рациональное использование и прогноз природных ресурсов. Калинин, 1979. С. 43-56. (0,88 пл.).

17. Тихомиров O.A. Изменение химических свойств затопленных почв водохранилищ лесной зоны // Почвы речных долин и дельт и их рациональное использование и охрана. Тез. докл. Всесоюзн. конф., МГУ, 1984. С. 156-158. (0,19 п. л.).

18. Тихомиров O.A. Влияние макрофитов на грунты и водную среду мелководий Иваньковского водохранилища // Тез. докл. Всесоюзн. конф. по высшей водной растительности. ИБВВ АН СССР, Борок, 1988. С. 180-183.(0,25пл.).

19. Тихомиров O.A. Использование аэроснимков и космических снимков с целью инвентаризации источников загрязнения и выявления антропогенных нарушений // Экологические проблемы природопользования. Тверь, 1992. С. 52-61. (0,63 пл.).

20. Тихомиров O.A. Аквальные комплексы Верхней Волги // Экологическое состояние природной среды Верхневолжья. Тверь, 1995. С.23-31. (0,56пл.).

21. Тихомиров O.A., Кирпичникова Н.В., Федорова Л.П. Современное состояние аквальных комплексов заливов Иваньковского водохранилища // Экологические аспекты изучения природной среды Тверской области. Тверь, 1997. С. 16-32. (1,06 пл., автора - 0,9 пл.).

22. Тихомиров O.A. Экологическая география Тверского региона. Учебн. пособие. Тверь, 1997. 118 с. (7,38 пл.).

23. Тихомиров O.A. Формирование аквальных комплексов Верхней Волги // X ландшафтная конференция «Структура, функционирование, эволюция природных и антропогенных ландшафтов». МГУ. М., 1997. С. 203-204. (0,13 пл.).

24. Тихомиров O.A. Аквальные геосистемы водохранилищ как объект региональных геоэкологических исследований // Проблемы региональной геоэкологии. Мат-лы научн. семинара. Тверь. 1999. С. 11-13. (0,19 пл.).

25. Тихомиров O.A. Современное состояние геосистем Тверского Верхневолжья // Тр. XI съезда РГО. Том 5, С.-Пб., 2000. С. 106-108. (0,19 пл.).

26. Тихомиров O.A. Формирование аквальных комплексов р. Волги от истока до Дубны // Информ. бюллетень № 1. «Водные ресурсы Тверской области». Тверь, 2000. С. 10-15. (0,38 пл.).

27. Тихомиров O.A., Тихомирова Л.К. Классификация и оценка состояния аквальных геосистем // Вопросы региональной геоэкологии. Тверь, 2002. С. 1224. (1,44 пл., автора - 1,22 пл.).

28. Тихомиров O.A. Экологическая классификация аквальных комплексов суши И Актуальные проблемы геоэкологии. Мат-лы междунар.конф. Тверь, 2002. С. 22-25. (0,25 пл.).

29. Тихомиров O.A. Экологическая безопасность действующих атомных электростанций // Актуальные проблемы геоэкологии. Мат-ы междунар. конф. Тверь, 2002. С. 225-231. (0,44 пл.).

30. Тихомиров O.A. Геоэкологическая оценка аккумуляции тяжелых металлов в аквальных комплексах Верхневолжья // Историческая геоэкология, география и природопользование: новые направления и методы исследования. Мат-лы междунар. конф. С.-Пб., 2003. С. 109-111. (0,19 пл.).

31. Тихомиров O.A., Тихомирова JI.K. Пространственная и функциональная организация аквальных комплексов континентальных водоемов // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. № 1(3), 2004. С. 27-34. (0,5 пл., автора - 0,45 пл.).

32. Тихомиров O.A. Экологическое состояние литоральных аквальных комплексов водохранилищ Верхневолжья // Экологические проблемы литорали равнинных водохранилищ. Мат-лы междунар. конф. Казань, 2004. С. 125-128. (0,25 пл.).

33. Тихомиров O.A., Тихомирова JI.K., Кирпичникова Н.В. Эколого-геохимическая оценка загрязнения донных отложений аквальных комплексов Иваньковского водохранилища // Региональные геоэкологические исследования. Тверь, 2005. С. 3-21. (1,13 пл., автора - 0,79 пл.).

34. Тихомиров O.A. Пространственная организация аквальных комплексов суши // Геопространственные системы: структура, динамика, взаимосвязи. Доклады XII съезда РГО. С.-Пб., 2005. С. 130-134. (0,31 пл.).

35. Тихомиров O.A. Структура и функционирование аквальных комплексов суши П Университетская география. Мат-лы юбилейной науч. конф. МГУ, М., 2005. С. 263-274. (0,75 пл.).

36. Тихомиров O.A. Подходы к классификации аквальных ландшафтов // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика. Мат-лы XI Междунар. ландшафтной конф. М, 2006. С. 95-597. (0,19 пл.).

37. Тихомиров O.A., Тихомирова JI.K., Емельянов А.Г. Аквальные комплексы водохранилищ как геоэкосистемы и мониторинг их экологического состояния // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. Тверь, 2006. С. 14-28. (0,94 пл., автора - 0,75 пл.).

38. Тихомиров O.A., Тихомирова JI.K. Эколого-геохимическая характеристика донных отложений аквальных комплексов Верхней Волги // Доклады междунар. науч. конф. «Геохимия биосферы». МГУ, М., 2006. С. 356-357. (0,13 пл., автора - 0,1 пл.).

39. Тихомиров O.A. Подходы к оценке природно-ресурсного потенциала аквальных комплексов для целей рекреационного использования // Рекреационная география: идеи, методы, практика. Тверь: «Научная книга», 2006. С. 98112. (0,94 пл.).

40. Тихомиров O.A., Тихомирова JI.K. Аквальные геосистемы водохранилищ как объекты региональных геоэкологических исследований. // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов // Тр. Междунар. научно-практ. конф. Пермь, 2007. С. 179-184. (0,31 пл., автора - 0,28 пл.).

41. Тихомиров O.A. Мониторинг экологического состояния донных отложений водоема-охладителя Калининской АЭС // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология, Тверь, 2007. С. 33-42. (0,63 пл.).

42. Тихомиров O.A. Современное экологическое состояние аквальных комплексов водохранилищ Верхней Волги // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология, Тверь, 2007. С. 15-27. (0,8 пл.).

43. Тихомиров O.A. Динамика ландшафтно-экологических условий аквальных комплексов водохранилищ // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология. Тверь, 2008. С. 11-21. (0,69 пл.).

44. Тихомиров O.A. Влияние абиотических факторов на динамику аквальных комплексов водохранилищ // Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология, Тверь, 2009. С. 3-27. (1,56 пл.).

45. Тихомиров O.A., Тихомирова JI.K., Муравьева Л.В. Аквальные комплексы водохранилищ и анализ их экологического состояния. Вестник Тверского государственного университета. Серия: География и геоэкология, 2010. С. 3-22. (1,25 пл., автора - 1,13 пл.).

46. Тихомиров O.A. К методике исследования динамики экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ // Инновации в геоэкологии.

МГУ. М., 2010. С. 243-245. (0,19 пл.).

Подп. к печ. 19.12.2011 Объем 2.75 п.л. Зак. № 180 Тир. 100 экз.

Типография МПГУ

Содержание диссертации, доктора географических наук, Тихомиров, Олег Алексеевич

Введение.

Глава 1. Теоретические и методологические проблемы формирования аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

1.1 .Анализ проблем формирования и экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ.

1.2. Методологические подходы и методы исследования аквальных комплексов водохранилищ.

Глава 2. Морфология, структура и функционирование аквальных комплексов водохранилищ.

2.1. Морфологическое строение аквальных комплексов водохранилищ.

2.2. Структура и функционирование аквальных комплексов водохранилищ.

2.3. Специфика аквальных геосистем водохранилищ.

2.4. Характеристика элементарных аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

Глава 3. Современное состояние и динамика природных компонентов аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

3.1. Роль геолого-геоморфологического и водного факторов в формировании аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

3.2. Физико-химические свойства воды и донных отложений аквальных комплексов равнинных водохранилищ лесной зоны.

3.3. Состояние и динамика формирования аквальных комплексов разного уровня продуктивности.

3.4. Зональные черты формирования природных компонентов аквальных комплексов водохранилищ.

Глава 4. Классификация и распределение аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

4.1. Классификация аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

4.2. Современная структура аквальных комплексов водохранилищ сезонного регулирования стока.

4.3. Распределение основных видов аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

Глава 5. Многолетняя трансформация структуры аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

5.1. Изменение структуры аквальных комплексов водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока.

5.2. Пространственная дифференциация и динамика горизонтальной структуры аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

5.3. Основные этапы формирования аквальных комплексов водохранилищ.

5.4. Динамика ландшафтно-экологических условий аквальных комплексов водохранилищ.

Глава 6. Экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ Верхней Волги.

6.1. Влияние абиотических факторов на динамику экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ.

6.2. Эколого-геохимическая оценка загрязнения аквальных комплексов равнинных водохранилищ.

6.3. Комплексная экологическая оценка состояния аквальных комплексов водохранилищ Верхней Волги.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ"

В России свыше 2600 крупных водохранилищ (с объемом более 1 млн м3). Строительство водохранилищ привело к глубоким изменениям природной среды обширных равнинных территорий. Исследование антропогенных изменений и последствий, выявление динамических процессов в водохранилищах представляет собой актуальную проблему изучения взаимодействия гидротехнических сооружений с окружающей природной средой [Авакян, 1966, 1968, 2002; Дьяконов, 1971,1978,1984; Эделыптейн, 1998]. Эта проблема тесно связана с решением задачи рационального использования и охраны водных ресурсов, необходимостью защиты водоемов от заболачивания, зарастания, абразии, евтрофирования, антропогенного загрязнения и др. негативных процессов. Неблагоприятные природно-антропогенные процессы - одно из неизбежных последствий создания водохранилищ на равнинах. Их значение возрастает в связи с тем, что большинство водохранилищ создано в интенсивно освоенных районах. Это приводит к существенному ущербу водному, лесному и сельскому хозяйству, строительству, рекреации, развитию населенных пунктов.

В ряде научных работ многолетняя динамика геосистем рассматривается как одна из наиболее актуальных задач ландшафтоведения [Исаченко, 1976,1980, 1991, 2006; Иванов, 1989; Мамай, 1992, 2006; Дьяконов, 2006; Пузаченко, 2006 и др.]. Вместе с тем, многолетняя трансформация состава и структуры аквальных комплексов водохранилищ остается наименее изученной.

Основными задачами работы являются:

- оценка экологического состояния аквальных комплексов равнинных водохранилищ Верхней Волги.

Научная новизна работы связана с разработкой представления о водохранилище как природно-антропогенном водоеме, ландшафтная структура которого определяется совокупностью аквальных комплексов, различающихся по степени и направлению антропогенных изменений естественных компонентов и комплексов. В основу работы положен ландшафтно-экологический подход к исследованию водохранилищ. Разработана методология и методические приемы исследования формирования, динамики и экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ. Новым в изучении водохранилищ является подход к ним как к сложным аквальным системам, включающим иерархию комплексов более мелкого ранга. Впервые предложена классификация аквальных комплексов с учетом основных ландшафтоформирующих процессов. Рассмотрена динамика аквальных ландшафтов крупных равнинных водохранилищ за длительный срок их существования (более 70-ти лет). Впервые изучена многолетняя динамика ландшафтной структуры аквальных комплексов на уровне водохранилищ в целом, составлены карты их динамики в программе Мартй). Обосновываются основные мероприятия по улучшению экологического состояния водохранилищ с учетом специфики ландшафтной структуры водоёмов.

Основные защищаемые положения:

2) Формирование, динамика и эволюция природно-антропогенных аквальных комплексов водохранилищ протекают закономерно и выражаются в многолетней поэтапной трансформации состава, структуры и смене ландшафтно-экологических условий. Гидрологический режим является основным ландшафто-формирующим фактором, определяющим темпы эволюции и степень антропогенных изменений аквальных комплексов. Составлены разновременные карты, отражающие многолетнюю динамику структуры аквальных ландшафтов водохранилищ. ! »

3) Ландшафтная классификация аквальных комплексов водохранилищ, базирующаяся на основных аквальных природно-антропогенных ландшафтофор-мирующих процессах и факторах. Впервые составлены карты аквальных комплексов равнинных водохранилищ на основе выделения ландшафтоформирую-щих процессов. '

4) Проведена комплексная оценка современного экологического состояния водохранилищ Верхней Волги и его динамики. Показано, что улучшение экологического состояния возможно на основе использования данных оценки ланд-шафтно-экологической структуры, учитывающей степень антропогенных изменений аквальных комплексов водохранилищ.

Материалы диссертации использованы в работе Министерства природных ресурсов и экологии Тверской области, внедрены в проектах строительства 3 и 4-го блоков Калининской АЭС, в научных отчетах института «Атомэнергопроект», использованы в деятельности тверского «Экоцентра» и др. По заданию института «Гидропроект» автором были составлены крупномасштабные карты мелководий, затопленных почв и зоны зарастания Иваньковского водохранилища, которые нашли применение при проектировании мероприятий по повышению эффективности использования и улучшению качества воды этого водоема. Научные сведения, многолетние полевые наблюдения, карты донных отложений и аквальных комплексов Удомельского водохранилища положены в основу разработки системы экологического мониторинга в районе воздействия Калининской атомной станции. Материалы исследований использовались в учебном процессе при чте I. нии лекций по специальностям «География», «Геоэкология» и «Экология» в вузах Московской и Тверской областей, а также на ФПК специалистов комитета природных ресурсов Тверской области. Результаты научных исследований положены в основу курса лекций «Географические проблемы водохранилищ», читавшегося автором в течение 15 лет в Тверском государственном университете. На базе материалов исследований подготовлены и изданы учебные пособия для студентов-географов: «Географические проблемы водохранилищ» [1985], «Экологическая география России» [2005]», «Экологическая география Тверского региона» [1997], «Основы региональной геоэкологии» (соавтор А.Г. Емельянов) [2000].

••Л"1' ' > ' \\ •

Всесоюзной научной конференции «Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду (Ленинград, 1979), на Всесоюзном совещании «Комплексное изучение и рациональное использование природных ресурсов» (Москва, 1980), на Всесоюзной конференции «Почвы речных долин и дельт и их рациональное использование и охрана» (МГУ, Москва, 1984), на Всесоюзной конференции по высшей водной растительности (ИБВВ АН СССР, Борок, 1988), на научно-практической конференции «Проблемы рационального использования лесных ресурсов и охрана природы Верхневолжья» (Калинин, 1989), на X ландшафтной конференции «Структура, функционирование, эволюция природных и антропогенных ландшафтов» (МГУ, Москва, 1997), на научных семинарах «Проблемы региональной геоэкологии. Теоретические и методические аспекты» (Тверь, 1999, 2000), на XI съезде Русского географического общества (Санкт-Петербург, 2000), на международной конференции «Актуальные проблемы геоэкологии» (Тверь, 2002), на международной конференции «Историческая геоэкология, география и природопользование: новые направления и методы исследования» (Санкт-Петербург, 2000), на международной конференции «Экологические проблемы литорали равнинных водохранилищ» (Казань, 2004), на XII съезде Русского географического общества (Санкт-Петербург, 2005), на юбилейной научной конференции «Университетская география» (МГУ, Москва, 2005), на XI Международной ландшафтной конференции «Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика» (МГУ, Москва, 2006), на Всероссийской конференции «Геохимия биосферы» (МГУ, Москва, 2006), на IV Международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» (Владимир,

2007), на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов» (Пермь, 2007), на научно-практической конференции «Актуальные экологические проблемы республики Татарстан» (Казань, 2007), на Международной научной конференции «Проблемы экологической геохимии в XXI веке» (Минск, 2008), на Всероссийской научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир-Москва,

2008), на Ш Международной научной конференции «Проблемы природопользо вания и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2008), на конференции «География и смежные науки LXI Герценов-ские чтения» (Санкт-Петербург, 2008), на региональной научной конференции «Современные проблемы оптимизации, рациональной организации и устойчивого развития ландшафтов» (Воронеж: ВГУ, 2008), на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ» (Пермь, 2009), на региональных научных конференциях «Экологические проблемы Северо-Запада России» (Псков, 2008, 2009), на международной научной конференции по «Гидробиологии» (ИБВВ РАН, Борок, 2009), на международной научной конференции «Инновации в геоэкологии» (МГУ, Москва, 2010) и др.

Личный вклад автора. Диссертация является результатом самостоятельной творческой работы автора, проводившего исследования в период с 1972 г. по 2010 г. Автор провел многолетние натурные покомпонентные и комплексные наблюдения на крупных равнинных водохранилищах (Верхневолжском, Иваньковском, Угличском, Рыбинском), а также Удомельском водоеме-охладителе КАЭС, позволившие создать серии карт аквальных комплексов этих водохранилищ. Для получения научных выводов обработаны материалы собственных исследований динамики аквальных комплексов водохранилищ, данные анализа топографических карт, аэрокосмических снимков, снимков Google, авторских карт и др. Проведены экспедиционные исследования на ряде других водохранилищ (Шекснин-ском, Вышневолоцком, Верхнесвирском и др.), что дало основание расширить и распространить полученные выводы на другие водоемы лесной зоны. Исследования проводились также в рамках инициативных проектов, поддержанных РФФИ (№ 02-05-740-73 и № 07-05-00-778), в которых автор являлся руководителем.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы - 340 страниц, рисунков - 56, таблиц - 65.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Тихомиров, Олег Алексеевич

Выводы:

2. На основании обобщений многочисленного материала и теоретического анализа условий формирования водохранилищ разработана классификация аквальных комплексов на ландшафтно-экологической основе, учитывающая ландшафтоформируюгцие природно-антропогенные процессы и основные экологические характеристики аквального пространства. Выделены структурные единицы уровня типа, подтипа, группы, подгруппы, рода и вида. Составлены карты аквальных комплексов равнинных водохранилищ, выделенных по основным ландшафтоформйрующим процессам. Проведены расчеты и экспертные оценки распределения аквальных комплексов водохранилищ различного типа регулирования. Аквальные комплексы дифференцируются по физико-химическим свойствам водных масс, донных отложений и почв, видовому составу и биомассе водной растительности и бентоса. Дифференциация накопления микроэлементов определяется аккумулирующей способностью различных аквальных комплексов. Максимальное накопление микроэлементов характерно для пелагиально-профундальных пелокомплексов и биогенно-аккумулятивных фитокомплексов.

3. Установлены закономерности пространственной изменчивости современной ландшафтной' структуры водохранилищ различного типа регулирования стока. В результате проведенных исследований установлено, что современная структура аквальных ландшафтов равнинных водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования (к шестому-седьмому десятилетиям их существования) вполне сложилась. Современная структура аквальных ландшафтов водохранилищ представляет собой систему природно-антропогенных абразионно-эрозионных, пелоаккумулятвных, фито-, сплавинно-аккумулятивных и нейтральных педокомплексов. В водоемах многолетнего регулирования стока преобладают псаммо- и пелокомплексы. В водоемах сезонного регулирования -пелокомплексы, педокомплексы и фитокомплексы.

Процессы расширения площадей псаммо- и пелокомплексов резко замедлились. В то же время продолжает усиливаться биогенноформирующий фактор, ведущий к развитию биогенных аквальных комплексов. В водохранилищах многолетнего регулирования стока до настоящего времени развиты процессы формирования псаммокомплексов, началось сокращение акваторий, занятых пелокомплексами, а биогенные аквакомплексы занимают ограниченные площади.

4. Анализ карт динамики ландшафтного устройства водохранилищ позволил установить, что в процессе формирования аквальные ландшафты притерпевают закономерные изменения. В многолетней эволюции аквальных комплексов равнинных водохранилищ установлены четыре этапа становления ландшафтной структуры водохранилищ, обусловленные различной интенсивностью и направленностью природно-антропогенных процессов. Каждый этап формирования характеризуется закономерно изменяющимся темпом преобразования и приоритетным спектром природно-антропогенных процессов.

5. По темпам динамики формирования структурных единиц аквакомплексов выделяются этапы: 1 - быстрых темпов формирования аквакомплексов; 2 - замедления природно-антропогенных процессов и расширения площадей акваЛьных комплексов; 3 - стабилизации природно-антропогенных процессов, структуры и площадей аквальных комплексов; 4 -флуктуационных изменений, структуры и площадей аквальных комплексов, связанных с сезонными и многолетними колебаниями природных и антропогенных факторов.

6. Основная закономерность развития горизонтальной структуры аквальных комплексов водохранилищ заключается в сокращении площадей педокомплексов и их трансформация в пелагиально-профундальных условиях в пелокомплексы, а в защищенной литорали-вфито-и сплавинныекомплексы. При этом пелокомплексы становятся доминантными, а педокомплексы - редкими. Основным латеральным сопряжением аквальных комплексов в условиях низкой гидродинамической активности является последовательность: сплавинные комплексы —> фитокомплексы—»педокомплексы—» пелокомплексы; в условиях высокой гидродинамической активности и эрозионно-абразионной деятельности псаммокомплексы—» педокомплексы—> пелокомплексы. В латеральных сопряжениях выделяются ПАК - накопителя вещества: сплавинные комплексы, фитокомплексы, пелокомплексы, аккумулятивные псаммокомплексы и ПАК -рассеивания вещества: абразионные и эрозионные псаммокомплексы. Роль абразионных и эрозионных' аквальных комплексов как высоко интенсивных детерминантов с возрастом водохранилища уменьшается, а биогенно-аккумулятивных комплексов - возрастает.

7. В процессе формирования литоральных открытых (абразионных, эрозионных), защищенных (фито-, педо-, пелоаккумулятивных) и пелагиально-профундальных пелоаккмулятивных аквальных комплексов и составляющих их природных компонентов выделяются четыре основных стадии, различающихся по динамике, направлению и интенсивности ландшафтоформирующих процессов. Основной тренд в динамике развития открытых аквальных комплексов заключается в ослаблении абразии, эрозии и выноса минерального материала. Главные тенденции в формировании защищенных аквальных комплексах проявляются в аккумуляции биогенного вещества, а в пелагиально-профундальных аквальных комплексах - в накоплении тонкодисперсного ортно-минерального вещества.

8. В ходе эволюции водохранилищ выделены несколько типов динамики формирования аквальных комплексов:

• с кратковременными сменами воздушного и водного режима на ограниченных площадях, с низким уровнем изменчивости ландшафтоформирующих процессов, относительно стабильной ландшафтной структурой на основной акватории водохранилища;

Общий ход формирования аквальных комплексов сопровождается доминирующими процессами выноса, накопления вещества или условиями, близкими к равновесным, а также поддержанием благоприятной экологической обстановки или ослаблением функций самоочищения.

В пределах Верхней Волги и её водохранилищ преобладает удовлетворительная экологическая ситуация. Напряженная, конфликтная и кризисная экологические ' ситуации типичны для различных геосистем, находящихся в условиях антропогенного пресса (крупных промышленных предприятий, промышленных зон и населенных пунктов) и участков развития природно-антропогенных процессов сплавинообразования, заболачивания и евтрофикации (прежде всего, в пределах Иваньковского, Угличского, Рыбинского и Удомельского водохранилищ). Выделенные локальные напряженные, конфликтные и кризисные ситуации (в районе Пено, Селищ, Твери, Конаково, Кимр, Калязина, Череповца, Рыбинска) связаны с влиянием сточных вод городов и промышленных зон. В них наблюдается высокая степень антропогенных изменений, систематическая тенденция превышения ПДК в природных компонентах. Выявлена дифференциация накопления тяжелых металлов в различных аквальных комплексах. Аномалии распределения тяжелых металлов в донных отложениях связаны не только с техногенными источниками химических элементов, но и внутриводоемными процессами в ходе эволюции аквальных комплексов. Наиболее сильными аккумуляторами тяжелых металлов (цинка, меди, кадмия и хрома и др.) являются пелагиально-профундальные и защищенные литоральные биогенные аквальные комплексы в озерных и озерно-речных ландшафтах. Минимальными концентрациями обладают донные отложения открытых литоральных аквальных комплексов. Указанную закономерность полностью подтверждает расчет суммарных показателей загрязнения. Выявлена тендёнция снижения содержания тяжелых металлов в донных отложениях и воде аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ за последние 10-15 лет.

10. В ходе эволюции водохранилищ возможно выделение на основе расчета коэффициентов ландшафтной и экологической преобразованности четырех этапов ландшафтной и экологической трансформации. Наблюдается некоторое улучшение экологической ситуации в аквальных комплексах на завершающих этапах становления водохранилищ за счет внутриводоемных процессов. Дальнейшая трансформация ландшафтов и экологической ситуации связана со слабыми колебаниями состояний аквальных комплексов, отражающими внешние флуктуационные воздействия . климатических или антропогенных факторов.

Карты экологического' состояния аквальных комплексов водохранилищ могут стать основной для разработки мер по регулированию внутриландшафтной структуры в целях управления экологическим состоянием и оценки возможностей их хозяйственного и рекреационного использования.

Заключение

Аквальные комплексы водохранилищ создают своеобразные аквальные ландшафты со сложным специфическим набором структурных единиц, тесно связанных общими внутриводоемными процессами, обменом вещества и энергии. Аквальные ландшафты представляют собой систему соподчиненных аквакомплексов, создающих динамическое структурно-функциональное целое. Функционирование аквальных геосистем характеризуется высокой открытостью и динамичностью. Быстрые трансформации ландшафтов связаны как с динамичностью внешних потоков вещества и энергии, так и с регулирующей деятельностью человека.

Разработка проблемы пространственной и функциональной организации аквальных комплексов является важной задачей современной географии. Ландшафтный подход позволяет выделить основные ступени внутреннего территориального устройства аквальных комплексов.

Исследования пространственно-функциональной организации АК позволили предложить классификацию с учетом основных ландшафтообразующих факторов и процессов. В классификации выделяются уровни АК: тип, группа, 1 подгруппа, род и вид аквальных комплексов. Использование принципа факториально-динамических рядов позволило группировать АК по фактору преимущественного воздействия.

Анализ картографических, фондовых и литературных материалов позволил в соответствии с предложенной нами классификацией выделить основные процессы, господствующие в аквальных ландшафтах (абразионные, эрозионные, минерально-аккумулятивные,; стабилизационные, сплавинно-аккумулятивные, макрофитно-аккумулятивные и планктонно-аккумулятивные, ведущие к образованию соответствующих комплексов с преобладающей функцией, а также основных элементарных единиц АК по главному аккумулируемому материалу (псаммокомплексы, аргиллокомплексы, литокомплексы, пелокомплексы, фитокомплексы, педокомплексы, создающие различные видовые серии).

Распределение АК связано с особенностями морфометрии, режимом л) ) V 1 С регулирования, развитием гидродинамических и биологических процессов и возрастом водоемов. Наиболее значительно на равнинных водохранилищах Европейской России представлены пело- и псаммокомплексы, в меньшей мере -слабоизменненые педокомплексы и фитокомплексы. Площади псаммокомплексов составляют от 12 до 50-70%, пелокомплексы занимают от 11 до 80% от общей площади водоемов. Геосистемы, сохранившие строение почв (педокомплексы), распространены на площади от 6 до 13%. Наименее широко в водохранилищах представлены фито- и сплавинные комплексы (от 0,4 до 27%).

Анализ экологического состояния АК предполагает использование покомпонентного и комплексного подходов. Предложена методология и методика анализа экологического состояния аквальных комплексов. Разработана схема оценки экологических ситуаций аквальных комплексов разной степени остроты.

Исследования позволили установить различия в степени антропогенного изменения и дать комплексную оценку экологического состояния аквальных геосистем водохранилищ. В пределах Верхней Волги - и её водохранилищ преобладает удовлетворительная экологическая ситуация. Удовлетворительная экологическая обстановка сохраняется в озерных природных, речных и озерно-речных геосистемах водохранилищ. Напряженная, критическая и кризисная экологические ситуации типичны для различных геосистем, находящихся в условиях антропогенного пресса (крупных промышленных предприятий, промышленных зон и населенных пунктов). Участки развития природно-антропогенных процессов сплавинообразования, заболачивания и евтрофикации, прежде всего, в пределах Иваньковского, Угличского, Рыбинского и Удомельского водохранилищ благоприятны для развития напряженных экологических ситуаций. В них наблюдается высокая степень антропогенных изменений, тенденция превышения ПДК воды по ряду загрязнителей, активное накопление загрязняющих веществ в донныхотложениях.

Исследования показали, что в водохранилищах Верхней Волги экологические ситуации разной степени напряженности носят локальный и динамичный характер. Кризисная и конфликтная экологические ситуации выделялись в аквальных комплексах руч. Перемерки, пос. Новозавидовский (Иваньковское водохранилище), у г. Калязина (Угличское водохранилище), в заливе. Кошта (Рыбинское водохранилище). Аквакомплексы с напряженной экологической ситуацией занимают менее 1% от площади водоемов.

В ходе эволюции водохранилищ возможно выделение на основе расчета коэффициентов ландшафтной и экологической преобразованности четырех этапов ландшафтной и экологической трансформации. Наблюдается некоторое улучшение экологической ситуации в АК на завершающих этапах становления водохранилищ за счет внутриводоемных процессов. Дальнейшая трансформация ландшафтов и экологической ситуации связана со слабыми колебаниями состояний АК, отражающими внешние флуктуационные воздействия климатических или антропогенных факторов.

Ландшафтно-экологические исследования водохранилищ открывают новые возможности разработки мер по улучшению экологического состояния аквальных геосистем. Изложенные методические подходы и принципы могут быть использованы в целях создания системы управления экологическим состоянием водохранилищ как совокупности аквальных природно-антропогенных комплексов. >

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Тихомиров, Олег Алексеевич, Тверь

1. Абакумов В.А. Цели и задачи гидробиологического мониторинга пресноводных экосистем // Руководствр по гидробиологическому мониторингу пресновод»ных экосистем. СПб, 1992. С. 4-32.

2. Абакумов В.А., Бреховских В.Ф., Обридко С.В. Анализ гидробиологических и гидрохимических показателей качества воды Угличского водохранилища // Водные ресурсы. 1999. № 6. С. 726-731.

3. Абросов В.Н. Зональность большого или геологического круговорота вещества и энергии в озерах // Круговорот вещества и энергии в озерах. Новосибирск, 1975. С. 395-402.

4. Абросов В.Н. Основные региональные черты озер истоков рек Волги, Зап.

5. Двины, Ловати, Великой // Малые водоемы равнинной области СССР и их использование. М.; Л., 1961. С. 30-36.

6. Авакян А.Б., Литвинов A.C., Ривьер И.К. Опыт 60-летней эксплуатации Рыбинского водохранилища. Водные ресурсы, М., 2002, т. 29, № 1, с. 5-16.

7. Авакян А.Б. Проблемы комплексной эксплуатации водохранилищ. Изв.АН СССР, сер. геогр. №4,1966. С. 56-63.

8. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища. М., 1987,324 с.

9. Авакян А.Б., Шарапов В.А. Водохранилища гидроэлектростанций СССР М.,1968.

10. Акимов И.К. О переработке берегов крупных водохранилищ на примере Рыбинского водохранилища. В сб. Рыбинское водохранилище. М., 1953. С. 5-12.

11. Акимов И.К. Опыт изучения переработки берегов Рыбинского и Горьковского водохранилищ. Тр. ВНИИ гидрогеологии. 1970, вып. 27. С. 42-54.

12. Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: МГУ, 1998.202 с.

13. Алёкин O.A. Гидрохимические исследования в СССР. М., 1971.248 с.

14. Алексевнина М.С., Губанова И.Ф. Характер развития бентофауны в Камском водохранилище // Комплексные исследования рек и водохранилищ Урала. Пермь, 1983. С. 74-80. I

15. Алексевнина М.С. Структура донных зооценозов Камского водохранилища // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. Л., 1988. Вып. 281. С. 87-91.

16. Алексеенко В.А. Миграция и концентрация химических элементов в биосфере. М., 1993.325 с.

17. Алексеенко В.А., Хованский А.Д. Геохимия аквальных ландшафтов Нижнего Дона // Тез. докл. 2-го Междунар. симпоз. по геохимии природных вод. Ростов-на-Дону. 1982, с. 3-10.

18. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М., 2000.625 с.

19. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М., 1975.

20. Баденков Ю.П. Геохимические барьеры в донных отложениях морских ландшафтов. М. 1973.220 с.

21. Базилевич Н.И., Гребенщикова О.С., Тишков A.A. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М., 1986.350 с.

22. Баканов А.И., Флеров Б.А. Состояние сообществ донных организмов Верхней Волги // Гидробиол. журн. 1998. Т. 34, № 2. С. 3 8.

23. Батоян В.В., Вшивцев B.C., Касимов Н.С. Биогеохимическая оценка состояния природной среды // Тр. Биогеохим. лаб. М., 1999. Т. 21. С. 108-125.

24. Берг Л.С. Фации, географические аспекты и географические зоны. Изв. Все-росс. геогр. об-ва, Т. 77,1945, вып. 3.

25. Беручашвили Н.Л. Геофизика ландшафта. М., 1986.287 с.

26. Богословский Б.Б. Гидрологические процессы в водохранилищах. М. 1977.

27. Богословский Б.Б. Гидрологический режим водохранилищ. М, 1964. 348 с.

28. Богословский Б.Б. О водообмене водных масс водных объектов // Круговорот веществ и энергии в озерных водоемах. Новосибирск, 1975. С. 270-275.

29. Бреховских В.Ф., Волкова З.В. О накоплении тяжелых металлов в.донных отложениях Иваньковского водохранилища // Мелиорация и вод. хоз-во. 1998. № 3. С. 14-16.

30. Бреховских В.Ф., Волкова З.В. и др. Особенности накопления тяжелых металлов в донных отложениях и высшей водной растительности Иваньковского водохранилища // Водные ресурсы. Т.28, № 4,2001. С. 441-447.314

31. Бреховских В.Ф., Вожова З.В., Катунин Д.Н., Казмирук В.Д., Казмирук Т.Н.,

32. Островская Е.В. Тяжелые металлы в донных отложениях верхней и нижней Волгиj

33. Вод. ресурсы. 2002. Т. 29, № 5. С. 587-595.

34. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Кочарян А.Г. и др. Тяжелые металлы в донных отложениях и высшей водной растительности Иваньковского водохранилища // Там же. 2001. Т. 28, № 4. С. 441-447

35. Бреховских В.Ф., Казмирук Т.Н. Донные отложения Иваньковского водохранилища. М, 2006.174 с.

36. Бульон В.В. Первичная продукция озер//Биологическая продуктивность озер. Л., 1975 а.

37. Бульон В.В. Первичная продукция тундровых озер//Биологическая продуктивность озер. JL, 1975 б.

38. Буров B.C. Исследование выноса минеральных удобрений с сельскохозяйственных угодий склоновым стоком // Тр. ГГИ. 1980. С. 198.

39. Буторин Н.В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах волжского каскада. JI., 1969.320 с.

40. Буторин Н.В. О механизме трансформации водных масс в водохранилищах, Тр. Инст. биол .внутр. вод АН СССР, вып. 16/19/, изд. «Наука», JI. 1968.

41. Буторин Н.В., Зиминова H.A., Курдин В.П., Донные отложения верхневолжских водохранилищ. JL, 1975.159 с.

42. Буторин Н.В., Курдина Т.Н. Новые данные о характере переноса вод в Иваньковском водохранилище // Биология внутр. вод. 1970. № 8. С. 70-74.

43. Буторина Л.Г. Фитопланктон Иваньковского водохранилища в 1954— 1956 гг. // Тр. Ин-та биологии внутренних вод АН СССР. 1961. Вып. (7). С. 20.

44. Былинкина A.A. Оценка антропогенных источников и некоторых внутриводо-емных процессов при изучении круговорота фосфора в водохранилищах // Круговорот веществ и биологическое самоочищение водоемов. Киев, 1980. С. 13-18.

45. Былинкина A.A. Гидрохимическая характеристика водохранилищ Верхней Волги // Экологические проблемы Верхней Волги. Ярославль, 2001. С. 26-36.

46. Бюллетень загрязненности поверхностных вод. 1977-1995 гг. Л., 1996.315

47. Вендров C.JI. О динамике береговой зоны Цимлянского водохранилища // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1955, №5. С. 16-29.

48. Вендров С.Л. Роль водохранилищ в преобразовании природы // Известия АН СССР. Сер. Геогр., №4,1961, С.45-57.

49. Вендров С.Л. Динамика берегов крупных водохранилищ в связи с использованием водных ресурсов. Изв. АН СССР, сер. геогр. №2,1966.

50. Вендров С.Л. Проблемы преобразования речных систем. Л., 1970.

51. Вендров С.Л. Эволюция .берегов и дна водохранилищ. В кн.: Инженерно-географические проблемы проектирования и эксплуатации крупных равнинных водохранилищ. Изд. «Наука», 1972.

52. Вендров С Л., Клюева В:А. Деформация берегов и дна Цимлянского водохранилища за 20 лет // Геоморфология. 1972. № 4. С. 26-32.

53. Веницианов Е.В., Кочарян А.Г. Тяжелые металлы в природных водах // Воды суши: проблемы и решения. М.: ИВП РАН, 1994. С. 299-326.

54. Верещагин Г.Ю. Методы морфологической характеристики озер. Тр. Олоне-цой научной экспедиции, ч.2, география, вьш.1 Л., 1930.

55. Верещагин Г.Ю. Методы .морфометрической характеристики озер // Тр. Олонецкой научной экспедиции. Ч. 2. Л., 1930.

56. Водные ресурсы и водный баланс территории Советского Союза. М, 1967.189 с.

57. Водохранилища мира. М., 1979.286 с.

58. Волков В.В. Зооценозы Горьковского водохранилища // Изв. ГосНИОРХ. 1978. Вып. 135. С. 121-137. <

59. ГалееваМ.В. Водные ресурсы. 2002, вып.24. С. 174-176.

60. Гапеева М.В., Законнов В.В., Гапеев A.A. Локализация и распределение тяжелых металлов в донных отложениях водохранилищ Верхней Волги // Вод. ресурсы. 1997. Т. 24, № 2. С. 174-180.

61. Гапеева М.В., Гребенюк Л.П. Определение качества донных отложений на основе применения статистических методов. Водные ресурсы. М., 2003. Т. 30, № 5, с. 576-581.

62. Гапеева М.В., Цельмович O.JI. Геохимия тяжелых металлов в Рыбинском и Куйбышевском водохранилищах // Формирование и динамика полей гидрологических и гидрохимических характеристик во внутренних водоемах и их моделирование. СПб., 1993. С. 205-224.

63. Герасимов И.П. Научно-техническая революция и советская география. М., 1978. С. 54-84.

64. Герасимов Ю.В., Поддубный С.А. // Пространственная структура и динамика распределения рыб во внутренних водоемах. Ярославль, 1998. С. 84.

65. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР: Водохранилища

66. Верхней Волги. Д.: Гидрометеоиздат, 1975.291 с.

67. Глазовская МА. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М., 1988.

68. Государственный доклад о состоянии природной среды РФ за 1992. М., 1993.

69. Государственный доклад ö состоянии природной среды РФ за 1997. М., 1998.

70. Государственный доклад о состоянии природной среды РФ за 2000. М., 2001.

71. Григорьев A.A. Закономерности строения и развития географической среды. М., 1966.381 с.

72. Григорьева И.Л. Анализ характеристик водохранилищ различного генезиса.

73. Автореф. дисс. .канд. геогр. наук. М., 1996.24 с.

74. Григорьева И.А., Ланцова И.В., Тихомиров O.A. Водохранилища как объект рекреационного использования. Тверь, 2004.160 с

75. Громов В.В. Изменение донной фауны р. Камы под влиянием сточных вод промышленных предприятий // Изв. биол. НИИ при Молотовском унте. Молотов, 1951. Т. 13. Вып. 2,3. С. 101-118.

76. Громов В.В., Губанова И.Ф. Состояние донной фауны Камского водохранилища в 1970 и 1972 гг. // Биологические ресурсы камских водохранилищ. Пермь, 1975. С. 137-143.

77. Гурвич В.В., Нахшина Е.П., Паламарчук И.К. Развитие микро- и макробентоса в зависимости от состава грунтов // Гидробиол. журн. 1972. Т. 8, № 4. С. 27-34.

78. Гурова Л.А., Тарасенко Л.В., Кудинов М.Ю. Многолетние изменения планктонных и донных сообществ Иваньковского водохранилища // Биологические ре317сурсы водоемов Верхней Волги и их рациональное использование // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. 1983. № 2. С. 78.

79. Гурьянова Е.Ф. Теоретические основы составления карт подводных ландшафтов //Вопросы биостратиграфии континентальных толщ. М., 1959. С. 52-61.

80. Девяткин В.Г. Интенсивность фотосинтеза микрофитобентоса в Иваньковском водохранилище //Биология внутренних вод: Информ. бюл. Я, 1983. № 59. С. 18-22.

81. Девяткин В.Г., Кузьмин Г.В. Фитопланктон // Иваньковское водохранилище и его жизнь. JL, 1978. С. 71-80.

82. Денисов Н.Б. Формирование внутригодовой изменчивости окрашенных веществ в водохранилищах. Автореф. дисс. .канд. геогр. наук. М., 1993.

83. Денисова А.Н. Формирование гидрохимического режима водохранилищ Днепровского каскада. Киев, 1979.289 с.

84. Денисова А.И. Роль донных отложений в формировании гидрохимического режима водоемов//Круговорот веществ и биологическое самоочищение водоемов. Киев, 1980. С. 24-30.

85. Денисова А.Н., Нахшина Е.П., Новиков Б.Н. Донные отложения водохранилищ и их влияние на качество воды. Киев, 1987.272 с.

86. Дзюбан А.Н. Микробиологические процессы круговорота органического вещества в донных отложениях водохранилищ Волжско-Камского каскада // Водные ресурсы. 1999. Т. 26, № 4. С. 462-472.

87. Дзюбан Н.А., Ривьер И.К. Современное состояние зоопланктона Волги // Биологические продукционные процессы в бассейне Волги. JL, 1976. С. 86.

88. Дмитриев В.В. Методика диагностики состояния и устойчивости водных эко-систем//Эколого-географический анализ состояния прир. среды. С.П6.1995. С.41-67.

89. Дмитриев В.В. Оценка экологического состояния водных объектов//Экология, 1999. Вып. 8. С. 200-217.

90. Дмитриев В.В. Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. С.П6.2005.290 с.

91. Добровольский В.В. Миграционные формы и миграция масс тяжелых металлов биосферы// Геохимия природных и техногенных изменений318биогеосистем. М., 2006. С. 3-16.

92. Довбня И.В. Продукция высшей растительности волжских водохранилищ // Тр. Ин-та биологии внутр. вод АН СССР. 1983. Вып. 48(51). С. 71-84.

93. Довбня И.В., Экзерцев В.А. Продукция растительности мелководий Иваньковского водохранилища и ее изменения в последнее десятилетие // Биология внутренних вод: Информ. бюл. Л., 1979. № 41. С. 35-39.

94. Доклад об использовании природных ресурсов и состоянии окружающей среды Тверской области в 2000 г. Тверь: Ком. природ, ресурсов по Тверской обл., 2001.270 с.

95. Доклад об использовании природных ресурсов и состоянии окружающей среды Тверской области в 2001 г. Тверь: Ком. природн. ресурсов по Тверской обл., 2002.158 с. !

96. Доклад об использовании природных ресурсов и состоянии природной среды Тверской области. Тверь, 2002.121 с.

97. Драчев С.М. Водохранилища и каналы как источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. М., 1956.240 с.

98. Драчев С.Н. Источники поступления фосфора в Иваньковское водохранилище/Миф. бюлл. «Биология внутренних вод», 1975, № 16, с. 48-51.

99. Дубняк С.С., Дубняк С.А. Методика и результаты исследований динамики берегов днепровских водохранилищ. Труды Международной научно-практ. конф. «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов». Пермь, 2007. т.1., с.149-154.

100. Дубына Д.В., антропогенная динамика высшей водной растительности Украины // Гидроботаника. Маъ-лы Междунар. конф. по водным макрофитам. Ярославль, 2010. С. 9-13.

101. Дьяконов К.Н. О создании водохранилищ на равнинных реках СССР. Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1971, №5. С.55-62.

102. Дьяконов К.Н. К вопросу о критериях целостности разомкнутых геосистем // Вопросы географии. № 104. М., 1977. С. 124-127.

103. Дьяконов К.Н. Становление концепции геотехнической системы // Природопользование (географические аспекты) // Вопросы географии. 1978.319108. С. 54-63.

104. Дьяконов К.Н. Физико-географический анализ зон влияния гидротехнических систем (на примерах водохранилищ ГЭС и осушительных мелиораций лесной зоны). Автореф. дис. . докт. геогр. наук. М., 1984.52 с.

105. Дьяконов К.Н. Ландшафтоведение в современном обществе и актуальные задачи ландшафтных исследований // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика. Мат-лы XI ландшафтной конф. М., 2006, с. 8-9.

106. Дьяченко И.П. Фауна зарослей прибрежной зоны Иваньковского и Угличского водохранилища //Изв. ГосНИОРХ. 1968. Вып. 67. С. 298-303.

107. Евсеев A.B. Аэротехногенные металлы-поллютанты // Геохимия биосферы. М., 2006. С. 130-131.

108. Евсеев A.B. Геоэкологический мониторинг. М., 2010,123 с.

109. Елизарова В.А. Некоторые данные о содержании пигментов в фитопланкто-не//Информ. бюлл. ИБВВ АН СССР., 1970, № 8.

110. Емельянов А.Г., Тихомиров O.A. Основы региональной геоэкологии. Тверь, 2000.154 с.

111. Ершова Е.Ю., Венецианов Е.В., Кочерян А.Г., Вульфсон Е.К. Тяжелые металлы в донных отложениях Куйбышевского водохранилища // Водные ресурсы. 1996. Т. 23, №1. С. 59-65.

112. Ершова М.Г. Внутрисуточная трансформация воды в Можайском водохра-нилище//Водные ресурсы. 2000. Т.27, № 4. С. 485-497.

113. Жадин В.И. Жизнь пресных вод. М., 1950.910 с.

114. Загорский Г.Ф. Реки Калининской области // Природа и хозяйство Калининской области. Калинин, 1961, с. 340-358.

115. Законнов В.В. Аккумуляция биогенных элементов в донных отложениях водохранилищ Волги // Органическое вещество донных отложений волжских водохранилищ. СПб.: Гидрометебиздат. 1993. (Тр. Ин-та биологии внутр. вод РАН; Вып. 66(69)). С. 3-16.

116. Законнов В.В. Пространственно-временная неоднородность распределения и накопления донных отложений верхневолжских водохранилищ //320

117. Вод. ресурсы. 1995. Т. 22, № 3. С. 362-371.

118. Законной В.В. Осадкообразование в водохранилищах Волжского каскада. Автореф. дис. .докг. геогр. наук. М., 2007.40 с.

119. Законное В.В., Поддубный С.А. Изменение структуры донных отложений в Рыбинском водохранилище // Водные ресурсы. 2002. Т. 29. С. 200-209.

120. Зенин A.A. Гидрохимия Волги и её водохранилищ. Д., 1965.320 с.

121. Зиганшин И.И. Донные отложения озер республики Татарстан. Автореф. канд. дис. геогр. наук. Ярославль. 2005,24 с.

122. Зиминова H.A. Элементы гидрологического режима и водного баланса Иваньковского водохранилища за 1951 1956г.г. Тр. Инст. биол. внутр вод АН СССР,вып.2/5/, 1959.

123. Зиминова В.А., Курдин В.П. Формирование рельефа и грунтов мелководий Рыбинского водохранилища. Тр. Инст. биол. внутр. вод АН СССР, вып. 16/19/, 1968. С. 57-71.

124. Зиминова В.А. Влияние Верхневолжских водохранилищ на режим стока взвешенных наносов Волги. Изв. АН СССР, сер. геогр. №1,1973. С. 123-126.

125. Зубенко Ф.С. Методика изучения берегов водохранилищ и процессов их переработки по аэрофотоснимкам. В сб.: Изучение физико-геологических процессов на побережьях и берегах водохранилищ по аэрофотоснимкам. Изд. АН СССР, 1967.

126. Зубенко Ф.С. Десятилетие развития берегов Куйбышевского водохранилища. Сб. работ Комсомольской ГМО. Л. Гидрометеоиздат, 1975.

127. Зубенко И.Б., Линник П.Н. Фракционное распределение тяжелых металлов в донных отложениях водохранилищ Днепра // Гидробиол. журн. 1997. Т. 33, №3. С. 101-112. I

128. Иванов B.C. Прогноз переформирования берегов Рыбинского водохранилища. Сб. работ Рыбинск. ГМО, вып. 2, Л., 1965. С. 12-25.

129. Иванов Г.Н. Подходы к изучению пространственной и временной организации геосистем топологического уровня//Современные проблемы физической географии. М., 1989. С. 58-65.

130. Иваньковское водохранилище и его жизнь. Л., 1978.304 с.

131. Иваньковское водохранилище. Современное состояние и проблемы охраны. М, 2000.344 с.

132. Иконников Л.Б. Влияние Горьковского водохранилища на оползневые склоны. Тр. коорд. совещ. по гидротехнике. Вып. 99, Л., 1970. С. 81-85.

133. Инженерно-географические проблемы проектирования и эксплуатации крупных равнинных водохранилищ. М., 1972.240с.

134. Исаченко А.Г. Прикладное ландшафтоведение Л., 1976.

135. Исаченко А.Г. Оптимизация природной среды. М., 1980.285 с.

136. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование М., 1991.365 с.

137. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение на переходе ко второму столетию своей истории // Мат-лы XI Междунар. ландшафтной конф. М., 2006, с. 3-8.

138. Кадастр водохранилищ СССР. М., 1971.

139. Кадукин А.И., Красинцев В.В., Кузьмина Н.П. и др. Миграция некоторых химических элементов в Иваньковском водохранилище // Вод. ресурсы. 1979. №3. С. 113-129.

140. Кадукин А.И., Красинцев В.В., Романова Г.И. и др. Баланс органического вещества, биогенных элементов и микроэлементов в Иваньковском водохранилище // Там же. 1980, № 4. С. 120-139.

141. Казаков Л.К., Чижова В.П. Инженерная география. М., 2001.

142. Калинин Г.П. Формирование зимнего режима долинных водохранилищ. Ав-тореф. дис.докт. геогр. наук. М., 2010.41 с.

143. Калинина A.B. Первые стадии зарастания мелководий Московского моря. Соб. ботан. Т. Х1П, №4,1946.

Информация о работе

Тихомиров, Олег Алексеевич
доктора географических наук
Тверь, 2011
ВАК 25.00.23

Диссертация

Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы