Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Опыт экологического мониторинга карстовых и пойменных озёр в заповедниках России

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Опыт экологического мониторинга карстовых и пойменных озёр в заповедниках России"

На правах рукописи

Баянов Николай Георгиевич

ОПЫТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КАРСТОВЫХ И ПОЙМЕННЫХ ОЗЁР В ЗАПОВЕДНИКАХ РОССИИ (НА ПРИМЕРЕ ПИНЕЖСКОГО И КЕРЖЕНСКОГО ЗАПОВЕДНИКОВ)

03.02.08 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

2 5 НАР 2015

005560907

Петрозаводск - 2015

005560907

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Государственный Гидрологический Институт»

I кучный консультант доктор географических наук

Бобровицкая Нелли Николаевна

Официальные оппоненты: Крылов Александр Витальевич

доктор биологических наук, ФГБУН Институт биологии внутренних вод им. И Д. Папанина Российской академии наук, лаборатория экологии водных беспозвоночных, заведующий

Субетто Дмитрий Александрович

доктор географических наук,

ФГБУН Институт водных проблем Севера

Карельского научного центра РАН, директор

Чуйков Юрий Сергеевич

доктор биологических наук, ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный университет», геолого-географический факультет, профессор

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

Защита состоится 14 мая 2015 года в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Петрозаводск, пр. Ленина, д. 33, эколого-биологическнй факультет, ауд. 117 теоретического корпуса. Телефон/факс: +7 (8142)76-38-64; e-mail: dissovet@petrsu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Петрозаводского государственного университета http://www.petrsu.ru/, с авторефератом - на сайтах ВАК и университета http://vak2.ed.gov.ru/ и www.petrsu.ru.

Автореферат разослан «/3 г ^-2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. биол. наук

Дзюбук И.М.

Актуальность проблемы. Вопросы сохранения и охраны водных ресурсов были и остаются актуальными как в нашей стране, так и в мире в целом. Интеграция России в мировую экономику требует совершенствования национальной системы слежения за окружающей средой с аналогичными зарубежными системами и координации деятельности различных ведомств в рамках единой государственной системы мониторинга (Шикломанов и др., 2007). Основной задачей Федеральной целевой программы «Экология и Природные Ресурсы России» в части особо охраняемых природных территорий (ООПТ) стоит развитие на их сети комплексного экологического мониторинга.

Система заповедников, располагающихся во всех природных зонах России, существует уже более чем столетие. Работы по Летописи природы, основная тема которой «Наблюдения процессов и явлений в природном комплексе заповедника», были и остаются главными в их научной деятельности. Составной частью Летописей является раздел «Воды», куда включаются данные режимных наблюдений за водными объектами ООПТ. Поэтому в заповедниках возможна постановка регулярных наблюдений за водными экосистемами, создание сети наблюдений, в дополнение к существующей сети Росгидромета.

В то же время включение в число наблюдаемых водоёмов, находящихся ООПТ необходимо и для развития системы российского лимнологического мониторинга как научного направления. В настоящее время в России чрезвычайно мало озёр, находящихся под регулярным биолимнологическим наблюдением. Рост их количества возможен за счёт малых озёр ООПТ. Мировые подходы, лучшее из накопленного за рубежом опыта должно быть учтено и взято на вооружение, что позволит поднять уровень наблюдений, проводящихся на российских ООПТ и интегрироваться в общемировую систему слежения за окружающей природной средой.

Большинство российских ООПТ до сих пор остаётся малоизученными в лимнологическом и гидробиологическом отношениях. Многие из них с длительной историей существования, имеющие многолетние ряды наблюдений за наземными экосистемами. По расположенным на их территориях водоёмам, флоре и фауне гидробионтов часто отсутствует даже кадастровая информация. В абсолютном большинстве заповедников не проведены палеореконструкции природной обстановки территории, на актуальность которых обращали внимание многие учёные (Герасимов, Израэль, 1976; Смирнов, 1978). Важность проведения ретроспективного анализа природных комплексов не вызывает сомнения, так как даже самые старейшие заповедники России располагают данными за временной интервал, приближающийся к столетию. При па-леолимнологическом же анализе удается охватить период порой охватывающий весь голоцен, причем с достаточной детализацией.

До сих пор при проведении гидробиологического мониторинга не в полной мере учитываются гидродинамические процессы, во многом определяемые очень вариабельной во времени атмосферной подсистемой, а также межсезонная динамика гидробиоценозов. Согласно центральной идее динамической лимнологии (Г^епске, 1984), происходящие в водоёмах биологические и физические процессы следует рассматривать исходя из различных пространственных и временных шкал. В условиях глобального потепления, интенсивного антропогенного влияния на водный режим водоёмов, выявление зависимости гидробиоценозов от всей совокупности факторов приобретает особую актуальность.

Имеющая более чем полувековую историю «Летопись природы» заповедников требует совершенствования в соответствии со временем и требованиями, предъявляемыми к экологической науке в настоящий момент. При её ведении необходим учёт цикличности природных процессов, определение «нормы» для каждого сезона и степени отклонений от таковой в тот или иной год или сезон. Для получения достаточно точных прогнозов на будущее и оценки современного состояния природной среды нужна детальная информация по природным циклам разной длительности: суточным, сезонным, годовым и многолетним. В то же время, призванные выявлять ритмику природных процессов ведущиеся в заповедниках фенологические наблюдения слабо подкреплены таковыми за водными объектами.

Значительная степень закарстованности Русской равнины требует уделения внимания карсту как важному геоэкологическому фактору (Андрейчук, 2007), во многом определяющему специфику формирующихся под его воздействием экосистем, а также карстовым озёрам как элементам карстового ландшафта. Как утверждал основоположник отечественного карстоведения Г А. Максимович (1969), карстовые озёра, не имеют себе равных среди других генетических типов озёр по своеобразию условий питания и стока, водному режиму. Уникальными и малоизученными являются структурные черты сообществ водных организмов, населяющих карстовые озёра.

Наряду с карстовыми в России широко представлены пойменные ландшафты, где формируются пойменно-русловые комплексы, важными элементами которых являются старицы. Традиционно основное внимание гидробиологов уделяется крупным водоёмам, в которых ведётся промысел рыбы. Однако при этом несправедливо забывается, что стабильность воспроизводства рыбного населения во многом обусловлена продуктивностью водоемов придаточной системы, обеспечивающих пополнение рыбных запасов за счёт наличия благоприятных условий для роста рыбной молоди (Клевакин, Постнов, 2008). Поэтому важна оценка экологического состояния пойменных озёр и организация комплексных биолимнологических наблюдений.

Представители академической науки (Павлов и др., 2007) от науки заповедной хотели бы больше видеть экологических работ, основанных на данных долговременного мониторинга, осуществление которого всегда оставалось преимуществом заповедной науки. Они же отмечают, что до сих пор остаются недостаточно хорошо изученными многие водные экосистемы, в которых не обитают хозяйственно ценные объекты. Это относится, прежде всего, к малым рекам, старицам, лесным озерам, болотам, прудам. Гидробиологические и ихтиологические исследования в заповедниках призваны заполнить этот пробел.

Цели п задачи исследования. Цель настоящей работы - на основе многолетнего изучения водоёмов и водотоков Пинежского и Керженского заповедников отработать и предложить к внедрению методы лимнологических наблюдений за водными экосистемами в заповедниках России, порядок хранения и первичной обработки данных мониторинга для включения в «Летопись природы», что должно послужить её совершенствованию.

Для осуществления этой цели были поставлены следующие основные задачи:

1. Проанализировав процесс формирования заповедной системы и основные этапы становления в ней экологического мониторинга оценить роль наблюдений за водными экосистемами.

1.1. Определить место лимнологических наблюдений в рамках «Летописи природы»;

1.2. Установить роль водного мониторинга на ООПТ в единой системе слежения за водными ресурсами РФ.

2. Провести комплексное лимнологическое изучение карстовых озёр Пинежско-го заповедника.

2.1. Классифицировать озёра заповедника по особенностям морфометрии, гидрологическому режиму, приуроченности котловин к областям движения карстовых вод и гидрохимии;

2.2. Выявить и охарактеризовать состав фауны гидробионтов;

2.3. Выявить структурные особенности гидробиоценозов зоопланктона и зообентоса озёр в зависимости от морфометрии и гидрохимии последних;

2.4. Дать комплексную биолимнологическую классификацию озёр Пинежского заповедника.

2.5. Разработать перспективную программу лимнологического мониторинга в заповеднике с определением водоемов - объектов мониторинга и показателей слежения..

2.6. Определить специфику влияния карста на водные экосистемы.

3. Провести комплексное изучение водоемов и водотоков Керженского заповедника и Нижегородского Заволжья.

3.1. Изучить гидрохимический режим реки Керженец и пойменных озёр заповедника в многолетнем аспекте;

3.2. Установить состав фауны населяющих их гидробионтов (зоопланктон и зообен-тос), дать его зоогеографическую и экологическую характеристику;

3.3. Классифицировать озёра Нижегородского Заволжья на основе морфометриче-ских, гидрохимических показателей и структуры сообществ зоопланктона.

3.4. Выявить структурные характеристики донных сообществ водотоков-объектов мониторинга - рек Керженец и Вишня.

3.5. Определить водоёмы и водотоки - объекты длительного мониторинга в заповеднике, гидробиоценозы - мониторы и показатели слежения;

3.6. Составить программу дальнейших биолимнологических исследований озёр Нижегородского Заволжья.

3.7. Использовать комплекс гидрологических и гидрохимических показателей р. Керженец для сезонной периодизации года в качестве дополнения фенологического блока «Летописи природы».

4. Провести изучение памятника природы федерального значения - озера Светлояр.

4.1. Определить основные этапы лимногенеза озера и выявить изменения его трофического статуса на протяжении последних десятилетий XX века;

4.2. Выявить межсезонную динамику гидролого-гидрохимических показателей озера;

4.3. Определить особенности состава и структуры зоопланктонного сообщества оз. Светлояр и его многолетнюю динамику.

5. Проанализировать тенденции развития мониторинга водных экосистем в ближнем и дальнем зарубежье отразившиеся в создании и развитии общеевропейской системы водного мониторинга и принятии Водной Рамочной Директивы 2000/60/ЕС.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Роль заповедников в охране и мониторинге водных экосистем России была и остаётся существенной и со временем будет возрастать, а лимнологические наблюдения в них должны стать составной частью Летописей природы.

2. При характеристике того или иного года в Летописи природы заповедника за отчетный год необходимо выделение этапов годового цикла, характеризующихся определенным сочетанием гидролого-гидрохимических и гидробиологических характеристик.

3. В формировании фауны гидробионтов карстовых озёр Европейского Севера помимо зональных факторов (приуроченность к определённой ландшафтно-климатической зоне) играют роль и факторы азональные — связь с пещерными водами в которых сохранились реликты приледниковых водоемов, подпрудно-озерных водоемов и ингрессионных морских заливов.

4. Влияние карста на формирование и развитие гидробиоценозов северных озёр проявляется в формировании уникальных ценозов с нехарактерными для водоёмов таежной зоны видами-доминантами и структурными показателями.

5. Влияние карста отражается на экосистемном, популяционном и организмен-ном уровнях, на всех звеньях трофической цепи водных экосистем, в значительной степени определяя их продуктивность.

6. Гидрохимический режим старинных озёр зависит главным образом от доли грунтового питания, состава талых речных вод и поверхностного стока в период дождей. Старицы довольно существенно различаются между собой по гидрохимическому режиму - действуют локальные факторы, влияющие на качественный состав вод. Паводковые воды составляют основу водной массы лишь тех озёр, где невелика роль грунтового питания.

7. Величина первичной продукции старицы определяется главным образом её положением в пойменно-русловом комплексе, световым режимом и степенью проточи ости.

8. Озёра Нижегородского Заволжья имеют как провальное происхождение, так и обусловленное влиянием ледника (перигляциальные озера). Более древние озёра -перигляциальные. Относительно молодыми в геологическом отношении являются озёра провальные.

9. Озеро Светлояр на протяжении своей истории проходило следующие этапы развития: олиготрофное озеро — низинное болото — мелководное озеро — глубоководное озеро. Во второй половине XX века наблюдалась деэвтрофикация или реоли-готрофизация озера. С начала XIX века вновь усилилась эвтрофикация водоёма.

Научная новизна и теоретическая значимость работы

Впервые изучен видовой состав фауны озёр Пинежского заповедника, в результате чего был выяснен генезис фауны озёр южной части Беломорско-Кулойского плато.

Выявлены особенности гидробиоценозов карстовых озёр различных гидродинамических зон (областей движения карстовых вод) и приведена их гидробиологическая классификация, что имеет значение для дальнейшего развития современных представлений о структуре и функционировании водных экосистем карстовых регионов.

Впервые выявлен видовой состав фауны водоёмов Нижегородского Заволжья.

Впервые получены данные по основным этапам лимногенеза озера Светлояр -легендарного историко-культурного объекта.

На примере пойменно-руслового комплекса р. Керженец доказана состоятельность концепции четырехмерной природы лотических сообществ (Ward, 1989). Существование пойменной системы определяется всеми её составляющими: руслом реки, поймой и речной долиной, взаимодействием между собственно речным потоком и грунтовыми водами. При нарушении взаимосвязей происходит выпадение отдельных составляющих пойменно-руслового комплекса, одними из которых являются старицы.

Обоснована необходимость учета межсезонной динамики физических и биологических показателей при мониторинге водных экосистем. При этом учитывается цикличность природных процессов и её возможное нарушение в результате хозяйственной деятельности, глобального потепления и иных внешних факторов

Впервые при проведении сезонной периодизации года использован комплекс гидрохимических показателей.

Практическая значимость работы

Практические наработки автора в заповедниках «Пинежский» и «Керженский» используются при организации и проведении режимных наблюдений в заповедниках России (в частности, заповедника «Командорский») и ближнего зарубежья, а также рекомендованы для внедрения в системе Росгидромета.

Усовершенствованы стандартные методы водного мониторинга. Указано на целесообразность проведения ежедневных (наряду с уровнем и температурой)' замеров электропроводности воды на гидрологических постах.

Гидробиологические характеристики водоёмов Пинежского заповедника могут лечь в основу прогнозов вылова рыбы в водоёмах Беломорско-Кулойского плато, а также важны при определении величины ущерба водным биологическим ресурсам в результате осуществления хозяйственной деятельности на территории плато.

Гидробиологические характеристики водоёмов Керженского заповедника и нижегородского Заволжья лежат в основе организации рыболовства на водоёмах заволжской части Нижегородской области, а также учитываются при определении величины ущерба водным биологическим ресурсам в результате осуществления хозяйственной деятельности на территории нижегородского Заволжья.

Полученные в результате выполнения работы материалы легли в основу программы мониторинга водных экосистем Пинежского и Керженского заповедников, биосферного комплекса «Лесное Нижегородское Заволжье», включая озеро Светлояр.

Данные по изучению озера Светлояр и других озёр нижегородского Заволжья используются в работе музея «Град Китеж», а также при чтении школьного курса «Краеведение» в Нижегородской области.

Апробация работы

Основные результаты и положения диссертации были доложены и обсуждены на VIT, VTII съездах Гидробиологического общества при РАН (Казань, 1996, Калининград, 2001), VI Всероссийском гидрологическом съезде, г. С.-Петербург 28 сентября - i октября 2004 г.; Всесоюзной научно-практической конференции «Краеведческие исследования в регионах России», Орел, 2-4 марта 1996; Научно-практическом совещании

«Новые методы исследования природных популяции», 23-27 октября 1995 г. Москва;. ТТТ республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы республики Татарстан», Казань, 1997; Конференции посвященной 75-летию Каневского природного заповедника, г. Канев, 8-10 сентября 1998; Международной научной конференции «Изучение и охрана биологического разнообразия природных ландшафтов Русской равнины». Пенза, 1999; Юбилейной научно-практической конференции «Проблемы сохранения и оценки состояния природных комплексов и объектов», посвященной 70-летию Воронежского биосферного государственного заповедника, 8-11 сентября 1997 г., с. Графская, Воронежской области; Международном симпозиуме «Великие реки - 2002» (Н. Новгород, 2002); ХП конференции молодых учёных "Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия" 23-26 сент. 2002 г., г. Борок. Бо-рок, ИБВВ им. И.Д.Папанина, 2002; П Международной конференции «Разнообразие беспозвоночных животных на Севере», г. Сыктывкар 17-22 марта 2003 г.; Международной конференции "Первичная продукция водных экосистем". Борок, 11-16 октября 2004 г.; Ш Международной научной конференции: Озерные экосистемы: Биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды. к.п. Нарочь. 17-23 сентября 2007; Научно-практической конференции "Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия", г.Чебоксары, 23-25 мая 2000 г.; Семинаре «Летопись природы Пинежского заповедника: история, современное состояние и перспективы мониторинга природного комплекса». Пинега, 17-21 августа 2004 г.; Международной научной конференции «Экологическое состояние континентальных водоёмов Арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий», Архангельск, 21-25 июня 2005 г.; П (XXV) и IV (XXVII) Международных конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоёмов Европейского Севера» (Петрозаводск, 1999; Вологда, 2005); Заседании МООП, (Москва, декабрь 1997 г.); научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов "Архитектура и строительство-2000". Н. Новгород, 2000; совещании «Разработка программы комплексного экологического мониторинга в государственном природном биосферном заповеднике «Командорский», Петропавловск-Камчатский, 23 ноября 2010 г.; научно-практической конференции с международным участием, посвященной 100-летию Природоохранительной Комиссии Русского Географического общества 22 марта 2012 г.

Личный вклад автора в работу

Диссертационная работа основана на результатах собственных (1991-2013 г.г.) исследований водоёмов и водотоков Пинежского и Керженского заповедников, а также озёр Нижегородского Заволжья. Все результаты получены автором, либо при его непосредственном участии в случае коллективных работ. Автором обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи исследования, выбраны методы сбора и анализа материалов, осуществлены полевые и камеральные работы, выполнены анализ, обобщение и интерпретация результатов.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 82 научных работы, в том числе 16 работ в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 48 статей в рецензируе-

мых журналах, тематических сборниках трудов и материалах международных и всероссийских конференций, совещаний и съездов, 13 тезисов докладов, 3 депонированных статьи, две коллективных монографии, научно-популярная книга и автореферат кандидатской диссертации.

Структура и объем работы

Поставленные задачи предопределили композицию диссертационной работы, которая включает введение, 8 глав, заключение, выводы, список литературы (462 наименования) и Приложение. Работа изложена на 454 страницах (дополнительно 49 страниц Приложения), проиллюстрирована 129 таблицами и 91 рисунком. Приложение включает списки видов гидробионтов и батиметрические карты озёр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость результатов работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1. СИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ

1.1. Развитие гидрологической сети

В главе рассмотрена история создания сети лимнологических и гидрологических наблюдений в России. Еще на Первом Гидрологическом Съезде в 1924 г. было признано, что очередной задачей русской лимнологии является организация сравнительно-типологического изучения озер, имеющего важное теоретическое и практическое значение. Представлена соответствующая программа (Верещагин, 1924). Одновременно указано на существенную важность установления государственной общесоюзной опорной речной гидрологической сети, которая должна удовлетворять как требованиям науки, так и практическим потребностям водного хозяйства разных ведомств. С 1935 г. на сети гидрологических станций Гидрометслужбы организовывались систематические гидрохимические наблюдения (Алекин, 1949). Вопрос о наблюдениях за биологическим стоком поднимался в 1959 г. на Третьем Гидрологическом съезде В.И. Жадиным (Жадин, 1959). В 1970-е годы создана и действует в составе Росгидромета система наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод и почвенного покрова по физическим, химическим и гидробиологическим показателям. Тогда же было обращено внимание на актуальность гидробиологического мониторинга в системе Росгидромета (Абакумов, 1977; 1983).

На протяжении многих лет наша страна была одной из ведущих в мире по гидрологическим исследованиям. Достигнув наибольшего развития в 1986 г. сеть состояла из 4440 пунктов наблюдений, из них 3926 на реках и на озерах - 514, к 1999 г. она сократилась до 3053 пунктов. В настоящее время идёт реорганизация гидрологической сети.

1.2. Развитие заповедной системы в России и «Летопись природы»

Кратко освещен процесс становления и развития сети заповедников в бывшем СССР и подходы к заповедному делу в заповедниках различных ведомств:

• заповедники как природные лаборатории изучения динамики экологических сообществ на эталонных территориях для познания природных механизмов её определяющих;

• заповедники как резерваты - охраняемые территории, где могли беспрепятственно размножаться крайне истощенные популяции конкретных видов животных (в основном промысловая дичь и пушные звери).

Возросший в 1920-е годы интерес к вопросам охраны природы и экологии, начавшаяся подготовка специалистов (некоторые из которых стали известными гидробиологами, ихтиологами и экологами) привели к потребности в постоянных полевых наблюдениях, полностью удовлетворить которую могли только заповедники.

Отмечена деятельность профессора МГУ Г.А. Кожевникова по созданию Косин-ского заповедника. Именно им было указано на большое значение озёр как объектов длительных режимных наблюдений с целью изучения сукцессионных процессов. Им же определены основные этапы организации наблюдений (инвентаризационный и мониторинговый), положено начало разработке методических подходов - качественных и количественных методов экологии: применение преимущественно качественных методов на первом этапе и переход к количественным - на втором. Г.А. Кожевниковым впервые для ООПТ составлен план исследований, рассчитанный на длительную перспективу.

«Заповедники - это в точности тот инструмент, посредством которого может быть достигнуто правильное понимание жизни природы... Заповедники могут и должны быть центрами научно-исследовательской работы». Как отмечал Д. Вайнер (1991) «...Г.А. Кожевников нащупывал путь к величайшей в XX веке революции в биологии: синтезу экологии, генетики и эволюционной теории. Из самой природы эволюционного процесса следовала необходимость новой постановки исследований, а именно исследований, проводящихся длительное время, с перспективой на сотни лет».

В 1929 г. был составлен и утвержден первый нормативный документ, определивший статус заповедников в нашей стране — «Типовое положение...». С 1939 г. начало существовать Главное управление по заповедникам, при котором существовал Научный Совет, куда входили гидробиологи Л.А. Зенкевич, H.H. Липина, ихтиолог Г.В. Никольский.

Уже к 1940 г. общее число заповедников приблизилось к 30. Одним из лучших являлся Астраханский заповедник, где имели место подчиненность всей тематики проблемам дельты Волги и оптимальное соотношение между специалистами по водным и наземным экосистемам. В тот же период было привлечено внимание к научно-методическим разработкам и начато издание «Научпо-методических записок». Стала ясно видна целесообразность централизации НИР в заповедниках, и в 1942 г. было решено вменить в обязанность всем заповедникам ведение «Летописи природы» по единой форме (Приклонский, Онуфреня, 2000).

В первую половину 1970-х годов заповедное дело вышло на новый уровень. «От упрощенных - как отмечал Ф.Р. Штильмарк (1996) - охотхозяйственных представлений центр тяжести заповедного дела постепенно перемещался к подлинной экологии,

прагматическая направленность заповедников всё более и более сменялась научно-экологической. Впервые сведения о заповедниках были включены общесоюзную государственную отчетность. Темой № 1 научных исследований в заповедниках стала «Наблюдение природных процессов и явлений в природном комплексе заповедника и их изучение по программе Летописи природы». Тогда же возникла концепция биосферных заповедников.

В первую половину 1980-х годов заповедная система продолжала развиваться на основе генеральной схемы. Стал виден прогрессивный характер системы российских заповедников среди ООПТ мира, причём не только как природоохранных учреждений, но и крупных научно-исследовательских стационаров - лабораторий в природе, где возможна и необходима постановка регулярных наблюдений за водными экосистемами.

На 2004 год в России существовало 100 государственных природных заповедников общей площадью 33.5 млн. га (свыше 1.57% площади России). Достижения России в сфере территориальной охраны природы имеют мировое признание, система российских заповедников вызывает в природоохранном мире заслуженное уважение (Степаницкий, Крейдлин, 2004). Экологическая доктрина Российской Федерации (одобрена распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 августа 2002 г. № 1225-р) рассматривает создание и развитие ООПТ в числе основных направлений государственной политики в области экологии.

1.3. Мониторинг и заповедники 1.3.1. Концепция мониторинга, её возникновение и развитие

В конце 1970-х гг. имело место усиление внешнеполитических связей Советского Союза и интеграция в общемировую систему наблюдений за окружающей средой, которая выдвинула требования разработки новых звеньев в функциональной структуре системы фонового мониторинга, позволивших осуществлять эффективный контроль за загрязнениями биосферы в региональном и глобальном масштабах.

Было определено понятие мониторинга (Израэль, 1977), предмет мониторинга, дана классификация состояний природной среды, реакций природных систем, источников и факторов воздействия, охватываемых системой мониторинга (Израэль, 1979). И.П. Герасимовым (1975) определены ступени или блоки общего мониторинга: биоэкологический, геосистемный и биосферный или фоновый мониторинг. Показана необходимость создания станций фонового мониторинга на опорных полигонах -территориях с наименее изменённой человеком природой. Указано на необходимость в данных палеомониторинга - былых изменений климата и биосферы.

1.3.2. Мониторинг водных экосистем в системе Росгидромета

В 1980-х гг. в системе Росгидромета был поднят вопрос о гидробиологическом мониторинге. Указывалось, что гидробиологические методы позволяют раскрыть последствия загрязнения, степень и характер его влияния, изменения в составе, количественном развитии и жизнедеятельности гидробионтов, степень нарушения водных экосистем, процессы самоочищения рек и озёр (Узунов, Ковачев, 1984).

В разработку теоретической части гидробиологического контроля качества природных вод весомый вклад был внёсен Г.Г. Винбергом и его учениками. Основные

положения теории водных экосистем, прежде всего продукционно-энергетического направления (Алимов, 1990 и др.) служат базой при анализе изменений состояния пресноводных экосистем под воздействием антропогенных факторов. В то же время разработано много методов оценки состояния пресноводных экосистем по гидробиологическим показателям: биотические индексы, индексы видового разнообразия, индексы сапробности разных авторов и т.п.

Развивая теорию водного мониторинга В. А. Абакумов обосновал и развил представление об экологических модификациях, и предложил ввести градации состояния экосистем: фоновое состояние, состояние антропогенного экологического напряжения, антропогенного экологического регресса и антропогенного метаболического регресса (Абакумов, 1991; Руководство..., 1992).

Определен дифференцированный подход к природным объектам в зависимости от их народно-хозяйственного, научного и эстетического значения. Выделено три категории водных объектов, для каждой из которых существуют свои предельно допустимые состояния:

а) заповедные, уникальные;

б) водные объекты, испытывающие умеренную антропогенную нагрузку;

в) водные объекты с сильно преобразованными экосистемами.

Таким образом теория мониторинга получила дальнейшее развитие. В 1980-е годы указывалось на отсутствие единых методик и недостаточную обеспеченность наблюдений малосерийным оборудованием (Абакумов, 1991). Медленно решался и вопрос с доступными определителями гидробионтов. Гидробиологический мониторинг в те годы проводился лишь на четверти станций гидрологической сети (Абакумов, Сущеня, 1991), что приводило к недостатку объективной экологической информации о состоянии природных объектов.

1.3.3. Место лимнологического мониторинга в оби/ей системе мониторинга

Как указывает И.Н. Андроникова (1996) экологический мониторинг в лимнологии как теоретическое и прикладное направление возник сравнительно недавно, поэтому находится ещё в стадии становления. Лимнологический мониторинг можно понимать как подсистему фонового мониторинга, так как атмосфера и гидросфера находятся во взаимосвязи и взаимодействии. На состоянии озёрных экосистем отражаются глобальные изменения в атмосферных процессах: потепление климата, выпадение кислотных дождей, возрастание проникновения солнечной радиации, вследствие истощения озонового слоя (Schindler, 1988).

В то же время, как правило, систему долгосрочных наблюдений в приложении к озёрам рассматривают как мониторинг их эвтрофирования (Андроникова, 1996 и др.). Индикацией эвтрофирования по A.C. Константинову (1984) является изменение соотношения между пастбищной и детритной подсистемами круговорота - сетью выедания и сетью разложения. М.Б. Иванова (1987) считает, что для сохранения структуры и функционирования озерных экосистем следует исходить из поддержания биоразнообразия.

1.3.4. Мониторинг в биосферных заповедниках

При организации системы мониторинга важная роль отводилась системе заповедников России. Согласно схемы мониторинга Ю.А. Израэля (1979) биосферные за-

поведники, располагающие станциями фонового мониторинга, постами гидрометео-наблюдений, химлабораториями должны производить контроль состояния среды, отслеживать физические и химические показатели.

Работы по разделу Б.2 вышеуказанной схемы должны производиться совместно с региональными отделениями Росгидромета. Отбор проб почвы, поверхностных вод и осадков должен вестись силами заповедников. Дальнейший же анализ, требующий сложной дорогостоящей аппаратуры, необходимо вести в хорошо оснащенных лабораториях Росгидромета. Работы по разделу В - состояние биотической составляющей биосферы — реакция биоты - отклики и последствия, должны полностью выполняться в заповедниках.

Была разработана программа экологического мониторинга, состоявшая из двух частей: абиотический и биотический мониторинг (Израэль и др., 1982). Предлагаемая программа позволяла оценить фоновое состояние загрязнения природных сред и вызванные им биологический эффекты, выявить наиболее чувствительные к загрязнениям виды для каждого типа экосистем, а также осуществить ориентировочный прогноз изменений состояния биоценозов, возникающих в ответ на антропогенное воздействие. В частности, работы в этом направлении (по определению влияния закисления на фаунистический состав и структуру зоопланктонных сообществ малых озер) выполнялись В И. Лазаревой в Дарвинском заповеднике (Лазарева, 1993, 1995 и др.).

Ведущим звеном наблюдательной сети фонового мониторинга являются станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ), первая очередь которых была размещена в биосферных заповедниках Березинский, Кавказский, Приокско-Террасный, Репетекский, Сары-Челекский, Сихотэ-Алинский. Комплексные программы наблюдений на этих станциях включают работы по программе мониторинга фонового загрязнения атмосферы, осадков, поверхностных вод, почвы, биоты, а также исследования откликов геофизических и биологических систем на это загрязнение. Наблюдения на станциях проводятся регулярно и совмещаются с метеорологическими, гидрологическими и другими геофизическими наблюдениями.

1.3.5. Летопись природы заповедников и концепция мониторинга

В связи с организацией исследований по глобальному и геосистемному мониторингу в начале 1980-х гг. возросло внимание к заповедной системе, заповедникам и ведущимся в них Летописям природы. Произошел определенный пересмотр взглядов на НИР в заповедниках, получила оценку многолетняя работа заповедников по ведению наблюдений. Проблемы и перспективы заповедного дела обсуждались опытнейшими сотрудниками и руководителями научных отделов передовых заповедников. Так Ю.С.. Исаков (1982) генеральную цель исследований в заповедниках выражал так: выяснение пространственно-временных закономерностей развития и естественной динамики природных комплексов, а также причин и последствий нарушения их спонтанными природными и антропогенными воздействиями для прогноза и возможности управления.

Конкретные задачи, по его мнению, это имеющие выход в практику разработки: а) научно-обоснованных стратегий сохранения изучаемых комплексов; б) путей повышения их биологической продуктивности; в) форм и режимов правильного природопользования, г) оптимизации окружающей природной среды.

Важной основой для решения намеченных задач должна стать эффективная система слежения за состоянием эко- и биосистем.

Ю.А. Исаков (1982) перечисляет некоторые методические подходы, применение которых позволяет не только диагностировать процессы, но и оценивать масштабы вызываемых ими изменений: регулярные гидрометеорологические наблюдения, исследования структуры биоты на ключевых участках; периодическое картирование в разных масштабах на ключевых участках или профилях. Обязательной унификации подлежат методики исследований, в то время как набор методов должен быть различным в зависимости от конкретных задач. Особого внимания требовала разработка конкретных программ для отдельных заповедников или их региональных групп.

В 1990-е годы произошло формирование таких групп по территориальному принципу. Так Пинежский заповедник попал в ассоциацию заповедников Северо-Запада России, а Керженский - в таковую Поволжья. В частности, в Пинежском заповеднике, созданном для охраны и изучения экосистем карстовых ландшафтов, наиболее актуальным и первоочередным является изучение процессов карстообразования и его влияния на биоту. В 1994 г. в нём была разработана и принята программа дифференцированной Летописи природы, адаптированная к природным условиям этого заповедника, в которой приведена более развернутая нежели у К.П. Филонова и Ю.Д. Нухимовской (1985) программа геоморфологических, гидрологических и гидробиологических наблюдений (Баянов, 1997а; Пучнина, 2004).

Мы считаем, что исследования в заповедниках должны стать опорным каркасом для создания обширной сети наблюдений по общероссийской программе геосистемного мониторинга. Этой же позиции придерживается и Ю.С. Чуйков (1984), который выделяет в заповедниках в рамках Летописи природы исследования двух типов: дискретно-инвентаризационные и непрерывные динамические. Первые могут проводиться с различной кратностью, включают возможно более полный учёт абиотических факторов, состава флор и фаун. При инвентаризационных исследованиях необходим предельно полный охват всех компонентов живой и неживой природы. Здесь большую помощь могут оказать университеты и НИИ.

Непрерывные наблюдения за динамикой природных комплексов можно осуществить лишь силами хорошо укомплектованного и подготовленного научного отдела заповедника. Динамические наблюдения могут базироваться на сравнительно небольшом числе объектов, основной критерий отбора которых - индикационная репрезентативность и сравнительная простота наблюдений. Ю.С. Чуйков (1986) касается методических вопросов, выделяя, в частности, два пути сбора фенологической информации: вероятностный (когда сотрудники попутно с выполнением своей основной работы проводят фенологические наблюдения) и целенаправленный сбор количественной информации. Более продуктивным представляется второй путь сбора информации.

Он указывает, что наблюдения за абиотическими факторами должны быть максимально автоматизированы, а слежение за биологическими объектами должно проводиться квалифицированными специалистами на стационарных площадях по унифицированным методикам.

Ю.С. Чуйков (1986) считает целесообразным перевод исследований на экоси-стемную основу, дифференциацию как наблюдений так и изложения результатов по

принадлежности к различным экосистемам. Форма же представления данных должна быть максимально стандартизирована.

Таким образом, становление и развитие систематических гидрологических наблюдений в системе Росгидромета происходило одновременно со становлением и ростом заповедной системы. Разноведомственность не способствовала и не способствует взаимодействию этих систем. Тем не менее при решении задачи комплексной оценки состояния окружающей среды и при составлении экологических прогнозов используются данные как Росгидромета, так и заповедников. Кроме этого, имеют много общего научные основы размещения ООПТ и станций мониторинга и постов наблюдений гидросети (Перспективный план..., 1958; Проскуряков и др., 1959). Сближение систем, начавшееся в конце 1970-х - первой половине 1980-х годов, вызванное становлением концепции мониторинга и организацией биосферных заповедников, было прервано начавшейся «перестройкой», распадом СССР и сворачиванием многих природоохранных программ. Однако, в постперестроечный период вновь встал вопрос о проведении комплексного мониторинга па современном научном уровне. Выявились многие недостатки, в частности: недостаточный охват гидропостами речной сети страны; отставание в слежении за биотической составляющей в системе Росгидромета, низкий уровень самих наблюдений.

В заповедной системе в свою очередь слабо развиты физико-химические методы мониторинга. Биологические же наблюдения за водными экосистемами часто сводятся лишь к инвентаризации флоры и фауны без уделения внимания структуре сообществ и их динамике.

Вышеперечисленные и другие проблемы требуют объединения усилий как Росгидромета, так и системы ООПТ России.

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Пинежский заповедник. Климат, геология, рельеф и гидрологическая сеть

Приводится описание климата Пинежского заповедника, указывается на изменения погодных условий в последние десятилетия: прослеживается тенденция запаздывания многих сезонных явлений в осенне-зимний период (установления ледостава и снежного покрова), смещение максимума зимних холодов с января на февраль, более позднее наступление весны и в то же время более ранний сход снежного покрова.

Анализируется состав и качество осадков, выпадающих на территорию Пинежского заповедника. Установлено, что больше половины осадков можно считать ан-тропогенно-закисленными. Проведено сравнение уровней закисления осадков Пинежского заповедника с таковыми, выпадающими на территории биосферных заповедников «Кавказский» и «Приокско-Террасный», а также городов Архангельска и Северодвинска.

Общим для заповедников является низкая минерализация осадков близкая к минерализации облачной воды (Свистов и др., 2006). Особенностью химического состава осадков Пинежского заповедника является то, что за преобладающими сульфатами в них следуют хлориды, а не гидрокарбонаты как в двух других заповедниках. Со-

держание солей в осадках приморских городов выше в 2-4 раза. В то же время в Пи-нежском заповеднике выше степень закисления осадков.

Описан процесс становления рельефа Архангельской области и Беломорского бассейна, который характеризуется как изостатическим поднятием территории, так и трансгрессиями и регрессиями моря. Широко распространён на территории Архангельской области процесс карстообразования. Полоса карстующихся пород протягивается с севера на юг, юго-запад через всю территорию на 600 км в длину, ширина -100-200 км.

Территория Пинежского заповедника расположена на юго-восточной окраине Беломорско-Кулойского плато. Рельеф имеет, в целом, ледниковый генезис, но большое влияние оказали также карст и эрозионное расчленение. По составу минеральной растворимой основы карст относится к сульфатной группе, карбонатно-сульфатному, сульфатному, терригенно-сульфатному типам.

В типологическом отношении рельеф заповедника представлен возвышенно-денудационно-пластовой крупнохолмистой и моренной холмисто-грядовой равниной с участками волнистого озерно-ледникового и водно-ледникового генезиса. Ледниковая морфоскульптура создана последним поздневалдайским (осташковским) оледенением. Основное закарстование происходило под воздействием наступления и деградации поздневалдайского оледенения (Шаврина, 2002).

В региональной классификации поверхностные формы гипсового карста (Мал-ков и др., 1983) объединяются в три уровня: макро-, мезо- и микроуровень. Крупные карстовые озера относятся к формам макроуровня, более мелкие озера - к мезофор-мам карстового рельефа.

Развитие поверхностного карста происходило во взаимодействии с подземными карстовыми формами. Подземный карст представлен мелкими полостями и пещерами широкого возрастного диапазона (средний — поздний плейстоцен - голоцен). Весьма благоприятными для образования пещер являлись условия поглощения концентрированного стока в карстующемся ложе в подледниковых каналах, краевых желобах, долинах и депрессиях. При близком к поверхности залегании карстовых вод и их подъёме вверх в условиях раскрытия трещин формировались полости, прорабатываемые карстовыми (местными) и талыми ледниковыми водами.

После деградации ледника и затухания озёрного стока на развитии логов и пещер оказывали влияние позднеледниковые подпрудно-озёрные водоёмы и ингресси-онные морские заливы. В современную эпоху (последние 9 тыс. лет) продолжается развитие большей части пещер. В них действуют постоянные ручьи и реки, либо происходит разгрузка крупных паводковых (временных) потоков (Шаврина, 2002).

В ряде пещер имеются водопады на ручьях, действуют вертикальные источники, разгружающие подвешенные воды. Более редкими для территории являются подземные озёра. Карстовые воды пещер сульфатно-кальциевые, минерализация варьирует от 0.4—0.8 г/л в паводок до 1.8-2.5 г/л в меженный период. Температура воды изменяется от 0 до 2.5 °С при максимуме 5 °С в период дождевых паводков (Шаврина, 2002).

• 1

/' „ 2.2. Нижегородское Заволжье.

- Г !»:«»,««? Климат, геология, рельеф и

'?< " *" гидрологическая сеть

Приведена характеристика кли-, % •' мата, гидрологических условий Ниже-

городского Заволжья (где расположена территория Керженского заповедни-' ка), обращено внимание на климатиче-<* ¡а,««* ские изменения, происходящие в по-

• следние годы. В последнее десятиле-

. ч .у.-'

тие XX века среднегодовая температу-'^ХГ' Ра воздуха повысилась на 0.9 °С, при: / ' ^^ - чем повышение температуры не было общим для всех сезонов и месяцев, . "" Последнее десятилетие XX века было «4- ' не только самым теплым, но и самым " ' $ увлажнённым. Иные очертания полу- , -„«а* в; пел«,-», чило внутригодовое распределение *иЬУ • «•« ' , осадков (Терентьев, Колкутин, 2004).

Описан процесс формирования , , рельефа Нижегородского Заволжья.

¿,. *' " , , Указывается, что во время последнего

' ,, г™»» 4 оледенения вокруг ледниковой зоны

' " образовывались перигляциалъпые тер-

ч. -- -- «мм ритории, сами льдом не покрывавшие-

ся> но находящиеся под климатиче-

.....Щ|1Р'; '^т, -■ ским влиянием ледника. В долинах

сформировались перигляциалъпые

Рис-. 1. Зяваведшки и тишрт Мя реп кйшзй часта России

террасы. На территориях, прогнутых под тяжестью льдов, образовывались приледниковые впадины и приледниковые пе-ригляциальные озера (Фридман, 1999).

В пределах Окско-Волжского левобережья, относящегося к Северорусскому геоморфологическому поясу с севера на юг выделяются провинция южной покатости Северных Увалов, Заволжская рудиментарная сниженная возвышенность и Великая Волжская аккумулятивная низменная равнина. В последней провинции расположена основная масса озёр. Великая Волжская аллювиальная равнина в Нижегородской области является восточным продолжением полосы среднерусских полесий (ТТоветлуж-ское или Балахнинско-Марийское полесье по Б.И. Фридману, 1999). Согласно А.В Ступишину и Н Н. Лаптевой (Озёра..., 1976) - это типичный приледниковый ландшафт, сохранивший черты былой аккумулятивной и эрозионной деятельности водных потоков в районе бывшего озёрного отстойника талых вод.

Нижегородская область имеет густую речную сеть. Транзитными реками Нижегородской области являются Волга, Ока, Клязьма, Ветлуга и Сура. Все остальные реки волжского бассейна, протекающие по территории области имеют истоки в преде-

лах области. Вся территория Нижегородской области принадлежит бассейну Волги. В тексте диссертации приводится описание р. Керженец и ее притоков, к основным из которых в заповеднике относятся реки Вишня, Черная и Пугай.

ГЛАВА 3. ПОСТАНОВКА ИССЛЕДОВАНИЙ 3.1. Объекты наблюдений и методы работ в Пинежском и Керженском заповедниках

Исходя из задачи организации и проведения геосистемного мониторинга были выбраны водные объекты-мониторы и биоценозы-мониторы. Согласно терминологии, предложенной П И. Короленко (1984) объекты-мониторы - это определённая экосистема или её компонента, которая может применяться для наблюдения (мониторинга) окружающей природной среды (озёра, ручьи, болота). Биоценозы-мониторы -специально отобранные для наблюдений сообщества организмов, населяющих водный объект (зоопланктон, зообентос и т.д.).

При организации и проведении мониторинга выделяются два этапа: инвентаризационный, логическим завершением которого служит определение объектов мониторинга и собственно мониторинговый — этап слежения за состоянием водной среды. Как правило, оба этапа разделены во времени, так как прежде чем следить за состоянием того или иного сообщества, а на его основании судить о качестве водной среды, необходимо выявить это сообщество, установить насколько оно информативно для суждения о водоёме в целом и о происходящих изменениях качества вод, определить надежность получаемой информации и реальность её получения с нужной периодичностью. Желательно также иметь сообщество, характерное для водоёмов разного типа, а если это невозможно, то применять единые критерии оценки изменений в биоценозах (Баянов, 2008).

В 1991-1995 гг. в Пинежском заповеднике осуществлялся первый этап комплексного лимнологического мониторинга карстовых озер, который носил кадастровый характер. Требовалось установить общее число водоёмов озерного типа на территории резервата, выяснить их физико-географические и гидробиологические особенности. С этой целью были обработаны карты лесоустройства заповедника (масштаб 1:5000), проведена батиметрическая съемка котловин озёр.

В целях сохранения приемлемости при выборе объектов мониторинга в первую очередь предпочтение отдавалось изучавшимися в 1970-е годы М.А. Кузнецовой озерам (Кузнецова, Арсланова, 1983), находящимся на разных стадиях сукцессии, причем их перечень был расширен за счет высокоминерализованных сульфатных озер.

Периодичность работ в летнее время находилась в зависимости от степени доступности водоёма. Ближайшие к п. Голубино озера Сычево, Лесное, Круглое, Большое и Малое Долгие обследовались раз в две недели. Более отдаленные озера Железное, Кумичево, Першковское, Паловые, Лапозеро, Нюхчозеро, Кривое и Плоское -раз в месяц. Труднодоступные Ераськины озера и оз. Карьеловское - раз в год. В зимний период наблюдения проводились по одному разу за весь период работ, за исключением оз. Сычево, где зимой 2001-2002 гг. отбор проб зоопланктона велся ежемесячно и оз. Железное, на котором работы велись ежегодно в марте.

Работы включали: определение уровня воды, промеры глубин, замеры температуры и содержания кислорода по горизонтам во всем столбе воды, величины рН, электропроводности и содержания С02 у дна и у поверхности, отбор воды на гидро-

химический анализ, проб зоопланктона и бентоса в глубоководной и прибрежной зонах озера. На озерах Першковское, Кумичево, Сычёво и Кривое проведен сбор ихтиологического материала.

Работы велись по стандартным методикам, принятым в лимнологической, гидрохимической, гидробиологической и ихтиологической практиках (Руководство..., 1973; Методические рекомендации..., 1984; Методика комплексных...,1989; Методические указания..., 1986). Методика работ по изучению озёр Пинежского заповедника изложена нами ранее (Баянов, 19976; Баянов Фролова, 1998а; Баянов, Залозных, 2003, 2005).

В Керженском заповеднике, так же как и в Пинежском на первом этапе работ с 1996 по 1999 гг. были проведены исследования, охватившие водоёмы разного типа и водотоки разных порядков. Выявлены химический состав вод, видовой состав флоры и фауны гидробионтов. После чего были определены объекты регулярных наблюдений. При выборе объектов-мониторов учитывались различные элементы охраняемых ландшафтов. В число объектов-мониторов вошли: р. Керженец и доступный для регулярных наблюдений приток - р. Вишня, старицы: оз. Нижнее Рустайское, оз. Круглое и оз. Калачик. Велось наблюдение и за колодцами пос. Рустай.

При изучении озёр Нижегородского Заволжья использовались те же методические подходы, что и при обследовании озёр Пинежского заповедника. Методы комплексных гидроэкологических исследований в Керженском заповеднике и на озёрах Заволжья, включая оз. Светлояр, опубликованы (Баянов, Фролова, 2001; Баянов, 2004, 2008). В тексте диссертации описание методик также приводится.

Особо хотелось бы выделить применённую нами методику анализа донных отложений оз. Светлояр. Основана она на методических разработках Н.В. Кордэ (1953, 1956) и развита её учеником - Н.Н. Смирновым (1984). Результаты анализа представлены в диссертации.

В ходе выполнения работы проведены промеры глубин и составлены карты котловин 31 озера Пинежского заповедника и Нижегородского Заволжья, построены процентные батиметрические кривые озёр и определены их основные морфометриче-ские характеристики. Карты озёр приведены в Приложении к тексту диссертации и размещены па сайте: http://www.mapgraphica.com/kartyclubin/.

3.2. Определение гидрологических, гидрохимических и гидробиологических параметров для мониторинга

В заповедниках на настоящий момент редко получаются данные по функциональным характеристикам сообществ или динамическим самой водной среды. Происходит анализ лишь текущего состояния - непосредственно на момент работ. По полученным данным далеко не всегда можно правильно определить тенденции в изменении состояния экосистем, так как на структурные особенности составляющих экосистему сообществ оказывают влияние различные факторы как живой, так и неживой природы, причем не всегда антропогенно обусловленные. Поэтому, в заповедниках наряду с дискретно-инвентаризационными исследованиями, выполняемыми с привлечением специалистов ВУЗов и НИИ необходимо проведение непрерывно-динамических наблюдений.

Реакция же сообществ на некоторые природные факторы может быть сходна с таковой на антропогенно обусловленные. Например, избыточное выпадение осадков в летнее время приводит к увеличению взвешенного вещества в воде, что в свою очередь обуславливает падение прозрачности вод и перестройки в сообществах водных организмов, которые схожи с теми, которые происходят при антропогенном эвтрофирова-нии (Баянов, 1997). Гидрохимические параметры определенные одноразово или недостаточно часто, также могут привести к неправильным выводам о состоянии водоёма.

Отсюда вытекает необходимость длительных режимных наблюдений за водными объектами силами сотрудников самих заповедников, т.е. людьми, имеющими возможность регулярно и достаточно часто их посещать. Это даёт возможность корректировки результатов, получаемых на основе анализа отдельных проб и избежать ошибочных выводов и прогнозов.

Встаёт вопрос о параметрах водной среды и водных биоценозов, которые реально отследить в заповедниках. И одним из основных условий являются малая трудоёмкость и дешевизна получения информации.

Гидрологические показатели. Из гидрологических показателей в первую очередь необходимо уделять внимание уровню воды в любом типе водоёма. Показания уровня необходимы для определения основных фаз гидрологического режима - половодья, летней, осенней и зимней межени, для сезонной периодизации гидрологического года. По данным наблюдений за уровнем воды определяют даты половодья, его начало, пик и окончание, что важно при фенологических наблюдениях.

Слежение за изменением уровня воды в озерах позволило нам установить тип питания того или иного озера. Так стабильный уровень оз. Н. Рустайского Керженского заповедника или пинежского оз. Железное указал на преимущественное питание этих озёр грунтовыми водами. Непрерывно понижающийся от весны к лету уровень в озёрах говорит об отсутствии грунтовой подпитки. Сравнение динамики уровня по годам дает возможность оценю! влажности того или иного года.

Следующим гидрологическим показателем, определяемым на всех без исключения типах водоёмов, является температура воды. Температура является важным показателем, характеризующим интенсивность протекания химико-биологических процессов в водоёме. Сроки начала весеннего нагрева (свыше 4°С) и окончания осеннего охлаждения указывают на продолжительность вегетационного периода. Достижение максимальных летних температур и начавшееся понижение указывают на пик лета. Путем послойного замера температур в водоёмах озёрного типа определяется термический режим последних, что необходимо для организации дальнейших наблюдений по оценке их экологического состояния. Если на реке или болоте температура всегда определяется в приповерхностном горизонте, то в озере периодически производятся промеры температуры во всем столбе воды от дна до поверхности. Нами температура воды замерялась портативным электронным термометром «СЬесЙетр-Ъ) а также комбинированным прибором — рН-метром «Марк-901» с точностью до 0,1°С, либо термооксиметрами Н20-ИОА в Пинежском заповеднике или «Марк-201» в Керженском заповеднике.

Гидрохимические показатели. Хорошо оснащенные современным оборудованием гидрохимические лаборатории отсутствуют в подавляющем большинстве заповедников России. Поэтому основной упор мы предлагаем делать на электрохимических

методах с ограниченным использованием трудоемких и малопроизводительных методов "мокрой химии".

Из гидрохимических показателей наиболее информативным и в то же время доступным является удельная электропроводность. Замеры электропроводности производятся на тех же горизонтах, что и температуры воды. Малотрудоемкне замеры электропроводности позволили нам в кратчайшие сроки получить представление об источниках питания того или иного озера Пинежского заповедника. В Керженском заповеднике помимо особенностей питания водоёмов и водотоков удалось выявить сезонную периодизацию гидрологического года. Так по резкому падению электропроводности воды в реках Керженец и Вишня фиксировалось начало паводковых явлений. Минимум этого показателя приходится на пик весеннего половодья. А по выходу значений электропроводности на плато вблизи обычных для той или иной реки значений приходим к выводу об окончании периода весеннего половодья. Максимальные значения показателя в безледный период совпадают по срокам с летней меженью (рис. 7). В работе использованы кондуктометры КП-001, DIST-3, Марк - 601.

Следующим по степени значимости гидрохимическим показателем при мониторинге является водородный или рН. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов происходящих в природных водах и тесно связана с процессами фотосинтеза. Водородный показатель замеряется на тех же горизонтах, что и температура и электропроводность. Нами определение рН производилось портативными рН-метрами «р Нер» и «Марк-901».

Дополнительным, относительно легко получаемым и достаточно информативным показателем служит цветность - показатель качества воды, характеризующий интенсивность ее окраски, обусловленной содержанием окрашенных соединений -гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Замеры цветности производятся в реках, болотах и мелких озёрах в поверхностных горизонтах, а на глубоких озёрах и в придонных. В работе используется фотоэлектроколориметр.

Помимо вышеперечисленных параметров водной среды целесообразно и реально в условиях заповедников производить определения величины БПК-5, которая имеет большое значение для оценки степени загрязненности водоёмов, а также концентрацию кислорода, редокс-потенциал и прозрачность (как по стандартному шрифту, так и по диску Секки).

Гидробиологические показатели

Наряду с перечисленными выше абиотическими характеристиками водной среды для оценки состояния водных экосистем заповедника нами были применены и биологические методы анализа. В качестве сообществ-мониторов для рек выбран зо-обептос, для озер - зоопланктон.

Среди гидробиологических показателей, приемлемых для ведения мониторинга в заповедниках, выделим следующие:

а) численность и биомасса гидробионтов;

б) средняя масса одного организма — величина производная, получаемая делением биомассы организмов на их численность;

в) индекс видового разнообразия Шеннона (Shannon, Weaver, 1949);

г) видовое обилие — число видов в пробе.

Актуальным при мониторинге является определение продукционных и деструк-ционных характеристик водных экосистем, выявления динамики и соотношения между обоими процессами (Руководство..., 1992).

3.3. Определение частоты и времени отбора проб и проведения анализов, приборное

оснащение

Частота наблюдений определяется как свойствами замеряемых параметров, их динамичностью так и трудоёмкостью применяемых методик. Наблюдения за водными объектами должны проводиться с такой частотой, чтобы была возможность отслеживать изменения, происходящие в природном комплексе заповедника (в водной его составляющей) как в течение года, так и на протяжении сезона, а в отдельные периоды (весеннее половодье) и в течение суток. Идеальным решением этой проблемы была бы установка приборов-самописцев. Однако, далеко не везде, даже в заповедниках - особо охраняемых территориях, есть возможность установки самописцев без угрозы их сохранности. Поэтому имеется необходимость в регулярном посещении водного объекта наблюдателями.

В таком случае ответственным за раздел «Воды» Летописи природы разрабатывается так называемый гидрологический маршрут - замкнутый путь с посещением всех водных объектов мониторинга в течение даже самого короткого зимнего дня. Для повышения производительности труда и лучшей организации лимнологического мониторинга целесообразно использование современных портативных, простых в обращении приборов-анализаторов качества воды. Основными из них мы считаем термоокси-метр, кондуктометр и рН-метр. Использование последних с длиной кабеля не меньше глубины водоёма позволяет быстро произвести замеры во всём столбе воды с любым интервалом между замерами, установить степень прогрева водной толщи, выявить наличие или отсутствие кислородного дефицита у дна или перенасыщение поверхностных вод, степень минерализации и рН. Исследователь сразу получает определенное представление о трофическом статусе водоёма. Разница в содержании 02 между горизонтами говорит об интенсивности идущих в водоёме процессов фотосинтеза и дыхания. Термооксиметры удобны и для определения БПК.

В системе Росгидромета наблюдения осуществляются дважды в сутки - в 8.00 и в 20.00 на средних и крупных реках. На малых реках в период половодья проводятся учащенные измерения с учетом суточного хода стока воды. В заповедниках достаточно одноразовых (раз в сутки) наблюдений в большую часть года в 9.00 или 10.00 утра с началом трудового дня. В период весеннего половодья можно увеличить частоту режимных наблюдений до двух раз в сутки.

Пути дальнейшего совершенствования приборов для экологического мониторинга мы видим в повышении их надежности, долговечности, уменьшении размеров и в создании многофункциональных, имеющих встроенное запоминающее устройство, совместимых с компьютерами моделей. Для наблюдений за ходом продукционно-деструкционных процессов необходимы приборы, позволяющие отслеживать их ход в режиме непрерывной регистрации, аналогичные созданному Г.Г. Шинкаром, В М. Хромовым и В. А. Семиным (1987), причём позволяющие следить за процессами синтеза и распада на разных горизонтах.

3.4. Сообщества перифитона как перспективные объекты мониторинга

Как правило, в качестве биоценозов-мониторов используются на реках сообщества бентосных организмов, на озёрах - зоопланктон. Но потоки вещества, энергии, а следовательно, и информации через планктонные и бентосные компоненты экосистемы весьма различны. Сказывается специфика того или иного типа водоёма или водотока, биотопические особенности (глубина, прозрачность, участок течения и т.д.). И исследователь самостоятельно принимает решение относительно компоненты слежения, как правило, исходя из собственной специализации.

Встаёт проблема сравнения получаемых данных по разным объектам. Поэтому возникает желание иметь однотипное для всех объектов мониторинга сообщество для слежения. Немаловажным является трудоёмкость сбора материала, от которой, в частности, зависит его частота (а значит и качество данных мониторинга), а также возможность одновременности наблюдений как за биологической компонентой, так и за гидрологическими и гидрохимическими параметрами водной среды.

Одним из наиболее подходящих и перспективных сообществ-мониторов на наш взгляд является перифитои - совокупность организмов различных жизненных форм, жизнедеятельность которых тесно связана с поверхностями раздела твёрдого субстрата и воды. На то, что перифитон - исключительно подходящий для исследований объект в области экологии и биоиндикации указывали ещё С.Н. Дуплаков (1933) и Г С Корзин-кин (1935). К сожалению, слежение за перифитоном так и не вошло в повсеместную практику водного мониторинга в России. В то же время оно с успехом применялось в конце 1970-х - начале 1980-х гг. при мониторинге среднеазиатских водотоков, в частности, Узбекистана, В.Н. Тальских с коллегами (Абакумов, Тальских, 1985; 1987; Тальских, 1991). Причём, как справедливо замечают М М. Телитченко и Т В. Курочкина (1991) для организации более полноценного биологического мониторинга особенно важно, чтобы в число анализируемых компонентов перифитона входили представители всех трёх основных экологических групп: автотрофные организмы - продуценты (водоросли), гетеротрофы - консументы (простейшие, коловратки, черви и др.) и организмы-редуценты (нитчатые, палочковидные, кокковидные и др.).

Непременными условиями для осуществления такого рода работ выступают: 1) повышение квалификации специалистов заповедников; 2) оснащение заповедников современным лабораторным оборудованием и определителями по разным группам животного и растительного мира; 3) сотрудничество научных отделов ООПТ с академическими, отраслевыми НИИ и ВУЗами; 4) заказ на данные мониторинга водных объектов ООПТ со стороны Росгидромета.

Только при выполнении всех этих условий реально наладить и проводить долговременный полноценный экологический мониторинг водных экосистем заповедников России с включением в него в качестве индикаторных сообщества перифитона.

3.5. Форма представления материалов в Летопись природы

В процессе работ по диссертации разработаны формы представления и хранения данных наблюдений. Важным моментом является наглядность представления материала в ежегодном отчете - Летописи природы (раздел 8.2.6. Структурные характеристики эталонных сообществ). Благодаря правильности выбора формы представления мате-

риала различия структурных или функциональных характеристик объектов наблюдений должны быть видны и понятны как специалистам-гидробиологам, так и экологам других специальностей, а также представителям административно-управленческого аппарата. Видовая структура сообществ нами изображалась в виде столбчатых диаграмм с ранжированием видов по индексу плотности с указанием доминантов, субдо-минантов, характерных и второстепенных. В табличной форме приводились показатели численности, биомассы, индекс видового разнообразия.

При написании раздела 2 «Воды» Летописи природы материал можно излагать либо исходя из объектов мониторинга (по каждому объекту приводится в виде графиков динамика того или иного показателя: уровня, электропроводности, температуры, рН и т.д.) либо исходя из наблюдаемых параметров (например, на одном рисунке показана динамика уровня воды в реках, озёрах, на болоте, в колодце). В первом случае хорошо видна взаимосвязь между показателями в динамике, во втором же хорошо видно как характеризуются водные объекты по тому или иному признаку.

Цифровая информация приводится в Летопись в минимальных объемах (осред-нённые данные по месяцам, сезонам, годам). В то же время формируется электронный архив данных (база данных) за каждое наблюдение. Подходы к формированию базы данных могут быть различными, но должна быть обеспечена возможность быстрого поиска нужной информации и преобразования (сортировки) материала в зависимости от требований анализирующего.

Описание фенологических явлений даётся в текстовой форме. В конце раздела «Воды» желательно приводить словесную характеристику года на основании сравнения со среднемноголетними данными.

Для характеристики сезонов, фенологических периодов и отдельных временных интервалов предлагается использовать вошедшие в практику фенологии термины, критерии и подходы (Крутовская, Буторина, 1975; Шульц, 1981).

Таким образом работа по биолимнологическому мониторингу в заповедниках должна строиться по современным методикам, с использованием новейших приборов и оборудования, выпуск которых должен быть налажен как для системы Росгидромета, так и системы ООПТ. Наряду с приборным оснащением в заповедной системе должна проводиться и соответствующая кадровая политика, поддерживающая оптимальное соотношение между специалистами по водным и наземным экосистемам. Данные по водным экосистемам, так же как и по наземным, должны пополнять Календарь природы заповедника. В перспективе мы видим создание и ведение единых баз данных по природным комплексам ООПТ отдельных регионов.

ГЛАВА 4. ОЗЕРА БЕЛОМОРСКО-КУЛОЙСКОГО ПЛАТО

4.1. Основные результаты предыдущих исследований

Архангельская область является краем голубой целины, насчитывающей до 25 тысяч озёр (Анухина, 1972). Озёра Беломорско-Кулойского плато до сих пор являются малоизвестными и малоизученными. В 1974 году СевНИОРХ проводились работы на озерах Мегорской группы в Мезенском районе Архангельской области. Изучались озёра Шунское Верхнее, Северное Большое, Северное Малое, Куропаткино, Окуло-

во, Елдома, Падозеро, Большое, Койдозеро, Утиное и Плотичье. Произведены батиметрическая съемка, гидрохимический анализ вод, гидробиологическое обследование (Отчёт СсвНИОРХ, 1974).

В 1982-1984 гг. сотрудниками кафедры геологии пермского политехнического института (под руководством В.К. Кокаровцева) совместно с ПО «Архангельскгеоло-гия» проводились палеолимнологические исследования оз. Родничное (из системы Карась-озер, находящихся в нескольких десятках километров от Пинежского заповедника) по прогнозной оценке территории Архангельской области на гажу (известковое удобрение). Анализ разреза донных отложений оз. Родничное позволил проследить историю озерного седиментогенеза, изменения климатической обстановки, выявить основные фазы развития растительности на данной территории с бореала по современный периоды. Полученные данные стали основой реконструкции палеоклиматических и палеогидрологических условий региона. Кроме этого, были намечены дальнейшие перспективы работ палеогеографического плана (Еловичева, 1985; Зубович, 1985).

В диссертации кратко освещены история и результаты изучения пещер региона, начавшиеся в середине 1960-х годов спелеологами ленинградской спелеосекции во главе с В.М. Голодом при участии лесоведа Д.Н. Сабурова. Работы включали поиск карстовых полостей и пещер, топосъемку. Результаты исследований вместе с ланд-шафтно-геоботаническим обоснованием послужили основой для принятия решения о создании Пинежского заповедника.

Через несколько лет после организации Пинежского заповедника в период с 1977 по 1979 гг. в нём работала гидробиолог Нижегородского госуниверситета М.А. Кузнецова со своими студентами и аспирантами. Были описаны синузии зоопланк-тонных комплексов второй половины лета озёр Лесное, Большое и Малое Долгие, Круглое, Сычево, Железное, Кумичево, Першковское, Кривое и Плоское. Согласно классификации озёр Тинеманна-Науманпа (Thienemann, 1925; Naumann, 1932) выделено три группы водоёмов: морфометрически-олиготрофные, морфометрически-эвтрофные и дистрофные; выявлен видовой состав зоопланктона озёр (71 вид) и определены основные структурные характеристики зоопланктоценозов (Кузнецова, Арсланова, 1983).

После формирования научного отдела заповедника исследования были направлены главным образом на организацию и проведение мониторинга карста, выявления природного разнообразия ООПТ, в том числе редких видов флоры и фауны. Проведена инвентаризация лихенофлоры, бриофлоры, сосудистых растений, орнито- и териофауны и частично энтомофауны (Захарченко, 1984; Рыкова, 2005 и др.). К настоящему времени детально изучены почвы и растительность заповедника; составлены почвенная, геоботаническая и ландшафтные карты его территории (Пучнина, 2004; Горячкин, 2006).

Сеть мониторинговых стационароз в Пинежском заповеднике включает более 100 пробных и учётных лесоведческих и геоботанических площадей. Мониторинг позвоночных животных осуществляется на постоянных маршрутах длиной ! 25 км и на учётной площади 47.7 км2, орнитологических маршрутах общей протяженностью 50 км. Постоянные геоморфологические наблюдения проводятся в 3 режимных и 5 контрольных пещерах, на 5 маршрутах изучения активности экзогенных процессов, общей протяженностью 35 км, гидрохимическом профиле по р. Сотке протяженностью 30 км (Пучнина, 2004).

4.2. Морфометрическая, гидрологическая и гидрохимическая характеристика озёр

Пинежского заповедника

По характеру котловин озера подразделяются на три группы. Первые имеют средние глубины свыше 3.0 м и характеризуются слабо выраженными литоральными зонами. Вторые озёра мелководные со средними глубинами около 1.0 м. Озёра третьей группы имеют хорошо развитые литоральные зоны и промежуточные значения средних глубин. Максимальные глубины озёр изменяются от 1.8 м до 30.1 м.

Таблица I

Гидрохимические характеристики озер Пинежского заповедника

Гидро- Озеро рН Электро- Концент- Са SO4

динамическая зона проводность мкСм/см рация 02; мг/л мг/л мг/л

Вертикальной Ю. Падовое 7.3/5.9 39/36 9.8/5.8 - -

нисходящей В. Паловое 6.4/3.3 27/46 9.9/3.0 - -

циркуляции С. Паловое 6.6/5.5 27/50 14.5/1.2 4.01 3.84

Сычево 6.0/5.0 12/15 15.0/2.5 1.60 0.48

Плоское 6.4/6.2 44/60 7.6/3.4 5.41 6.72

Б. Долгое 6.4/6.1 40/27 15.4/5.7 7.41 7.68

Железное 6.9/6.2 16/13 10.2/5.0 10.32 20.57

Круглое 6.6/6.4 33/70 9.0/1.1 15.63 18.25

М. Долгое 6.4/6.1 34/24 15.3/2.0 20.44 12.49

Кривое 7.3/7.0 105/130 10.6/2.5 15.63 15.85

Лесное 7.1/6,6 135/190 8.4/1.9 23.05 19.32

Горизонтальной Кумичево 7.5 1080 10.9 52.50 124.70

ненапорной Карьеловское 7.9 635 10.0/3.0 240.50 552.83

циркуляции Першковское 7.9/6.6 764/1500 9.0/1.1 240.50 566.75

Нюхчозеро 8.1/6.1 1380/1600 11.2/0.7 384.80 868.38

Вертикальной Лапозеро 7.9/7.6 1480/1260 9.8/1.5 513.00 1239.70

восходящей Ю.Ераськино 7.9 1110 10.0 515.80 1248.9

циркуляции З.Ерасышно 7.9 1190 11.2 634.07 1406.40

В.Ерасышно 7.9 1180 11.0 643.68 1461.60

Примечание. Для величин рН, электропроводности и концентрации кислорода в числителе указаны значения для поверхностного, в знаменателе - для придонного слоев.

Минерализация воды озер изменяется от 25 до 2500 мг/дм3, электропроводность - от 12 до 1600 мкСм/см (табл. 1), что связано с приуроченностью котловин к различным областям движения карстовых вод. Воды подземно-проточных и поверхностно-проточных озер зоны вертикальной нисходящей циркуляции характеризуются показателями минерализации от 25 до 200 мг/дм3, причем наименее минерализованы воды первых, питающихся в основном талыми и дождевыми водами. Исключительно высоко минерализованы ключевые (грифонные) озера зоны вертикальной восходящей циркуляции. Количество растворенных солей в них достигает 2000-2500 мг/л. Средней минерализацией (300-1500 мг/дм3) отличаются сульфатные озера зоны горизонтальной ненапорной циркуляции.

Котловины озёр приурочены к различным областям движения карстовых вод, поэтому химический состав вод их очень пёстрый: от маломинерализованных «подвешенных» озёр, приуроченных к области горизонтальной нисходящей циркуляции и пи-

тающихся преимущественно талыми снежными водами до высокоминерализованных «грифонных» сульфатных озёр зоны вертикальной восходящей циркуляции. В гипо-лимнионе глубоких сульфатных озёр в летнее время имеет место сероводородная зона.

4.3. Фауна водоёмов Пинежского заповедника

üw^JLjIí^á

/

/

и

W

и

!. КхкА* áwtSttr М.

За всё время исследований было обнаружено 83 вида зоо-планктонных организмов и 54 бентосных. С зоогеографической точки зрения зоопланктон характеризуется наличием видов с широким ареалом распространения (вся Палеарктика) и видов с более узким ареалом, населяющих преимущественно северные озёра. Обращено внимание на встречаемость исключительно в имеющих связь с пещерными водами Ераськиных озёрах коловратки Notholca caudata Carlm (Баянов, 2003), согласно предположения В. Pejler (1962) относящейся к ледниково-морским реликтам. Последующие затем находки спелеологами в пещерных водах (Сидоров и др., 2011) реликтовых рачков Mysis oculata var. relicta Loven. и Pallasiola quadrispinosa Sars служат подтверждением предположения шведского учёного.

После деградации ледника в пещеры (уже существовавшие на тот период) поступали воды из позднеледниковых подпрудно-озёрных водоёмов и ингрессионных морских заливов (Шаврина, Малков, 2000), Реликты присутствовали в этих водоёмах и из них мигрировали в пещеры.

Выделены группировки видов зоопланктона и зообентоса по отношению к тем или иным биотопам, температурному режиму (Баянов, 1997в; Кузнецова, Баянов, 1997). Основную долю видов составляют литорально-фитофильные, что связано с малыми глубинами озёр и обильным развитием в них высшей водной растительности. Одинаково представлены как комплекс холодноводных так и комплекс тепловодных видов. Выявлена зависимость видового состава от морфометрических и гидрохимических параметров водоёмов. Наибольшим видовым богатством зоопланктона характеризуются гидрокарбонатные озёра с хорошо выраженной литоралью, наименьшим - мелководные сульфатные озёра. Среди бентоса в сульфатных озёрах преимущественное развитие получают моллюски и высшие ракообразные, в гидрокарбонатных -хирономиды и Chaoborus sp. (Баянов, Фролова, 1998).

А

альфа - звтрофнъш

Б

бета - мезотрофный

альфа - мезотрофный «т

олаготрофгшй

уямраояиготрофньш а.ж.ш. т. m

I 1

Рис. 3. Биомассы зоопланктона пелагяали (А) и литорали (Б> и трофические тшм (по СЛ. Катаеву, 200?) озёр Птеежжото заповедника

4.4. Структурные характеристики гидробиоценозов озёр

Проанализирована взаимосвязь между уровнем развития и структурными характеристиками, морфометрическими и гидрохимическими особенностями водоёмов. Наибольший уровень развития зоопланктона характерен для мелководных гидрокарбонатных озёр, а также крупных сульфатных озёр, где вода содержит достаточное для поддержания высокого уровня развития гидробионтов количества солей кальция. Понижение индекса видового разнообразия Шеннона характерно для эвтрофирующихся и дистрофных водоёмов любого класса вод, для сульфатных озёр в целом, а повышение - для глубоких гидрокарбонатных озёр, имеющих хорошо развитую литораль.

В среднепродуктивных водоёмах комплексы доминирующих видов зоопланктона представлены коловратками Kellicottia longispina, Filinia longiseta, Conochilus unicornis, С. hyppocrep\s, ветвистоусыми рачками Daphnia hyalina, D. longiremis, Holo-pedium gibberum, Bosmina kessleri, B. obtusirostris и веслоногими Cyclops scutifer. Mes-ocyclops oithonoides, Eudiaptomus gracilis, E. graciloides. В высокопродуктивных озёрах к доминантам принадлежат Keratella quadrata, Asplanchna priodonta, D. hyalina, BythoTrephes longimanus, Acanthodiaptomus denticornis, C. scutifer.

В эвтрофных озёрах соотношение между хищниками и фильтраторами сдвинуто в пользу хищников, а также возрастает средняя масса одного организма (табл. 2).

Исходя из количественных характеристик зоопланктонных сообществ можно выделить три типа озёр: а-эвтрофное оз. Лапозеро; а-мезотрофное с переходом к (3-мезотрофии озёра Лесное и Кумичево; а-мезотрофное оз. Нюхчозеро; олиготрофные озёра

Першковское, Железное, Южное и Восточное Паловые, Плоское, Карьеловское и Сычёво; ультраолнготрофные озёра Северное Паловое, Ераськины, Долгие, Круглое (рис. 3).

Различия в количественных показателях зоопланктонных сообществ внутри групп связаны с абсолютными размерами водоёмов (от чего зависит мощность эпи-лимниона) и качественным составом (главным образом, богатством солей) их вод.

Определены основные ценозы пелагических сообществ озёр. Наиболее распространён ценоз Eudiaplomus gracilis (Е. graciloides) - С. scutifer, характерный для всех гидрокарбонатных и для сульфатных озёр средней минерализации (до 500 мг/дм3). Для высокоминерализованных сульфатных и мелких гидрокарбонатных озёр характерны иные ценозы, как правило, уникальные (табл. 2). Предпринята попытка классификации сообществ зоопланктона на основе подразделения озёр с использованием дихотомии среды (Kuznetsova, Bayanov, 2001).

В Пинежских озёрах выявлена и значительная пестрота ценозов донных организмов. Самым распространенным в бентали глубоководных гидрокарбонатных озер оказался ценоз Sergentia gr. longiventris, в озерах с менее благоприятным кислородным режимом заменяющийся на ценозы Chironomus phimosus и Trichocladius inaequalis со значительным участием Chaoboriis sp. Мелководное заболоченное оз. Лесное характеризуется ценозом Erpobdella octoculata - Cordulia aeneaturfosa. На литорали гндрокарбонатных озер развиваются сообщества Ch. phimosus; Sialis sp. -Procladius choreus - Stictochironomus sp.; Euglesa sp. - Procladius choreus.

Таблица 2

Зоопланктоценозы разнотипных карстовых озер Пинежского заповедника и их структурные

характеристики

Гр\ипы озер Глубоководные озёра Озера средних глубин Мелководные озера

Озера Б. Долгое, А/. Долгое, Круглое, Кривое Лапозеро Сычеео, Плоское, Железное, С. Палобое, Ю Палосое, В. Паласов UepuiKOCCKoe, Нюхчозеро Лесное Куличе,о Западное Ерасьхино

Ценозы E.graalis (E.graciloides)- C.scutfer- D.lor.gispina. D.longiremis, H.gibberum D.hyalina E.gracilis 1E.graciloides)- C.sciilifer- D.longispina, D.longiremis, H.gtkberum E.graalis (E.gracilotdes)- C.scutifer- D.longispina, D.hyalina A.denticorni s- D.longispina -C.sculifer J.priodonta-B.longmianus C.scutifer-B.obtusi-rostris (E. lamellate)

Биомасса, мг/м^ 308 (119-461) 4300 (971 .7869) 532 (183-940) 956 (484 - 1487) 2000 (5422837) 1800 (166-4252) 4.4 (2-7)

Индекс Шеннона, бит/мг 1.86 (1.37-2.35) 1.02 (0.52- 1.45) 2.07 (1.58-2.48) 1.72 (1.48 - 1.92) 1.1 (0.771.31) 0.57 (0.18-0.96) 1.07 (0.581.77)

Доля хищников, % 32.5 (28 - 45) 17.2 (9.1-25.8) 37.5 (27.9 - 43.6) 36.6 (30.9 - 46.0) 33.8 (18.3-43.5) 54.6 (48.1-64.9) 28.9 (5.8-4Z0)

Средний вес организма, лег 0.0206 (0.0153 -0.0353) 0.0427 (0.0195 -0.0617) 0.0238 (0.060-0.795) 0.0162 (0.01440.0203) 0.0506 (0.01880.0891) 0.0530 (0.0341 -0.0741) 0.0102 (0.0088 -0.0127)

альфа-овтрофный

бета - мезотрофньШ ' \

альфа - мсзсггрофиый ' Г

fl.ill.1...

олиготрофт.ш *

lili

? Í 8 í

уяьтраядипуфофный

L,. 1

Pw; 4. Ьяошда« utifífíiccru шзОчяжул wsftuv.t; ОН ~ l íi ; si трафинштия ЖН (Vio C. íí. Kt«-íís»y, 2007) одёр OiíNíiícCKMOTIgíJ03es««va.

В сульфатных озерах цено-зообразователями служат моллюски. В водоёмах зоны горизонтальной ненапорной циркуляции карстовых вод представлен ценоз ВиЪута ГепГаси/Ша -Оугаи1ив зр. - УаЬма ргяапаИь МтсиИит гусккоШ, который в исключительно высокоминерализованных озёрах зоны вертикальной восходящей циркуляции сменяется на сообщество Ьутпаеа реу^га - Уа1\'Ма ргяапаПя - Сугаи1ш зр. Типичным представителем исключительно сульфатных озер является бокоплав Оаттагия 1асинт$ (Баянов, Фролова, 19986).

Применяя классификацию озёр по биомассе зообентоса (Китаев, 2007) в заповеднике можно выделить следующие группы: а - эвтрофное оз. Ку-мичево с биомассой около 11.2

г/м ; р - мезотрофное оз. Першковское - 5.4 г/м2; а - мезотрофное оз. Лесное с биомассой около 3.0 г/м ; олиготрофные озёра Кривое, Круглое, Карьеловское; ультрао-лиготрофные озёра Б. Долгое, М. Долгое, Железное, Сычёво (рис. 4).

Наибольшими биомассами бентоса характеризуются сульфатные озёра средней минерализации. Глубоким из них свойственна неравномерность в распределении донной фауны. Редукция сульфатов с образованием сероводорода приводит к созданию анаэробных условий и отсутствию фауны бентоса в бентали глубоких сульфатных озёр. В то же время повышение уровня развития зообентоса наблюдается в мелководных сульфатных озёрах средней для сульфатных вод минерализации и литорали этих озёр. Для водоёмов исключительно высоко минерализованных характерно падение видового обилия и незначительные количественные показатели развития сообществ. Гидрокарбонатным озёрам свойственно более равномерное распределение организмов по ложу дна и более низкие, в сравнении с сульфатными озёрами, количественные показатели развития.

4.5. Сезонные, годовые и многолетние изменения зоопланктона

Показаны межсезонные, межгодовые, а также многолетние изменения в составе зоопланктона озёр заповедника. Сравнение данных по прозрачности и структурным характеристикам зоопланктона конца 1970-х годов и начала 1990-х выявило, что прозрачность возросла во всех без исключения озёрах (Кузнецова и др., 2006). В большинстве исследованных озёр увеличилась биомасса зоопланктона. В реакции плотно-

сти или численности организмов наблюдается чёткая взаимосвязь с ёмкостью среды Э - отношение объема эпилимниона с объёму всего озера, В мелководных озёрах (в = 0.43-0.46) плотность организмов снизилась, в более глубоководных (Б = 0.22-0.28) осталась неизменной, а в самых глубоких (Э = 0.17-0.20) повысилась.

Следовательно, олиготрофизация проявилась, прежде всего, в водоёмах мелководных, что подтверждает предположение об относительно большем консерватизме водных масс глубоких водоёмов. Аналогичный процесс деэвтрофикации или реоли-готрофизации наблюдался на Нарочанских озёрах Беларуси (Бульон, 2007; Остапеня, 2007; Макаревич, Сысова, 2008), Пустынских озёрах Нижегородской (Кузнецова и др., 2006) и оз. Глубоком Московской областей (Коровчинский, 2002).

4.6. Некоторые черты биологии (питание, рост) окуня и щуки озёр Пинежского

заповедника

Ихтиофауна озёр Пинежского заповедника включает 4 вида рыб: окунь, щука, плотва и налим. В наше внимание попали окунь (как наиболее обычный представитель озёрной ихтиофауны) сульфатных оз. Першковское и оз. Кумичево, гидрокарбонатных оз. Сычёво и оз. Кривое и щука оз. Першковское.

Выявлено, что в сульфатных озёрах качественный состав пищи окуня очень од-2,;й1 нообразен. В пищевых комках всех

размерных групп окуней отмечено

Изучена суточная ритмика питания окуня: показано увеличение доли насекомых в питании при общем уменьшении количества потребляемой пищи в светлое время суток. Пик пищевой активности окуней приходится на период с 20 до 2 часов. Выявлены рационы

полное отсутствие зоопланктона и рыб. Главным и единственным компонентом является зообентос. Сделано предположение, что узость спектра питания объясняется тем, что выходящий на первое место температурный фактор, в расположенном в высоких широтах оз. Першковском, заставляет окуня как можно раньше отказаться от низкокалорийного корма в виде зоопланктона. С другой стороны, низкая кормность водоёма завышает сроки и возраст перехода к хищничеству, и снижает численность группы окуней-ихтиофагов.

о

16

Ркс 5. ^ззнсгшосгь л[сж;;л .¡уалной и ояума

..ульфмгяш. я тдр(гвц&*>0тотимх Пкиежск'зо

окуней разных размерных групп в оз. Першковском (Баянов, Залозных, 2003). Сделано предположение, что более поздний (в сравнении с таковым водоёмов умеренных и южных широт) пик повышенной активности питания окуня объясняется явлением белых ночей.

Установлено, что в популяциях окуня в большинстве изученных водоёмов преобладают самки. Исключительно самками представлены старшие возрастные группы. Преобладание самок среднего и старшего возраста является следствием отсутствия промысла в условиях заповедного режима.

Определена зависимость между длиной и массой тела окуня сульфатных и гидрокарбонатных озёр заповедника. Наиболее интенсивный рост наблюдался в озёрах сульфатных. К 5-7 годам различия в массе одновозрастных окуней сульфатных и гидрокарбонатных озёр видны наиболее отчетливо (рис. 5). Показатели роста окуня сульфатных оз. Першковского и оз. Кумичево близки к таковым более южных водоёмов: оз. Ильмень, озер Витебской области (Халтурин, Мухамедиаров, 1975).

Таким образом, выяснено, что сульфатные озёра заповедника, обладающие более высоким уровнем развития кормовой базы, в отличие от гидрокарбонатных, представляют собой более благоприятные места обитания для окуня, нежели гидрокарбонатные озёра. Это отражается на его росте и продолжительности жизни.

Изучение роста щуки оз. Першковского позволило охарактеризовать три периода её онтогенеза. Первому периоду (1—4 года) свойственна высокая интенсивность прироста и привеса (32.5—40.7%). Во второй (4-6 лет) щука достигает половозрелости и характерно резкое снижение интенсивности темпа роста (13.1-31.2%). Третий (от 6 лет и старше) интенсивность роста стабилизируется на низком уровне. Существенных межполовых различий в интенсивности роста нет.

Сравнение с другими водоёмами Европейской части России показало, что щука оз. Першковского имеет очень низкий темп роста. Даже в Карелии (оз. Сямозеро) и на Соловецких островах (оз. Святозеро) (Анухина, 1972) щука крупнее во всех возрастных группах. Лишь на границе ареала - в озерах Кольского полуострова (Евсин, 1969) рост щуки сопоставим или даже чуть ниже такового в оз. Першковском.

Таким образом, на темп роста щуки в оз. Першковском помимо климатических условий существенное влияние оказывают и другие факторы. Наиболее вероятным из них является ограниченность кормовой базы вследствие возрастания численности этого хищника при отсутствии промысла.

4.7. Влияние карста на биоту заповедника и роль Пинежского заповедника в его

изучении

Как отмечают изучающие природу Пинежского заповедника специалисты различных направлений, карст, определяя специфику микроклимата, почв, динамичность поверхности и ряда других факторов, оказывает существенное влияние на формирование фитоценозов, микробоценозов и зооценозов. Позвоночные заповедника реагируют на карст прежде всего увеличением плотности населения многих видов, что связано с большей продуктивностью кормовой базы и ремизностью местообитаний (Структура и динамика..., 2000).

Если в составе наземной флоры именно к закарстованным территориям приурочено большинство редких и реликтовых видов межледниковья (венерин башмачок

настоящий, калипсо луковичная, качим пинежский), то в составе водной фауны карстовых водоёмов выявлено наличие видов-реликтов ледникового периода (Notholca caudata, Mysis relicta, Pallasiola quadrispinosá). Аналогично тому, как особые сообщества сформировались среди наземных экосистем (таежные редколесья склонов карстовых логов и долин), среди животного населения карстовых озер сложились уникальные ценозы с необычными для водоёмов таежной зоны видами-доминантами {Daphnia hyalina, Bythotrephes longimamts) и структурными показателями.

Сказывается влияние карста не только на экосистемном, но и на популяционном и организменном уровнях. Опосредованно через гидрохимический состав вод (наличие или отсутствие в достаточных количествах сульфатов кальция), отражающийся на степени развития кормовой базы, влияние карстовых процессов прослеживается на рыбах - представителях высшего звена трофической цепи водных экосистем. В частности, поступление в водоёмы сульфатов кальция сказывается на темпе индивидуального роста окуня - факультативного хищника, способного питаться обильно развивающимся зообентосом сульфатных озер. Наличие хорошей кормовой базы позволяет развиваться r большой массе популяции щуки озера Першковского, что при отсутствии промысла приводит к измельчанию особей.

Так же как и наземные экологи, мы можем сделать заключение о том, что, отражая, в целом, характер природы тайги Европейского Севера, Пинежский заповедник -это регион, где уникальное георазнообразие оказывает существенное влияние на био-ту. Поэтому именно здесь возникли и существуют редчайшие природные комплексы, требующие всемерной охраны и дальнейшего изучения. Благодаря существованию научного стационара в виде Пинежского заповедника имеются возможности сохранения уникальных карстовых озер в первозданном виде и проведения на шгх систематических и регулярных исследований.

4.8. Программа лимнологического мониторинга в Пинежском заповеднике

Результаты, полученные в ходе исследований озёр Пинежского заповедника, дали возможность определить дальнейшие направления работ и постановке мониторинга озёр. Указано на соблюдение следующих принципов: регулярность наблюдений, комплексность (т.е. анализ биотических и абиотических показателей с целью раскрытия их взаимосвязей), унификацию и стандартизацию методов наблюдения и анализа. Желательно продолжение слеження за состоянием озёр различных гидродинамических зон и разных стадий сукцессии. Однако длительное и частое слежение за большим числом объектов нереально. Изучение (дискретно-инвентаризационные исследования) разнотипных озёр и оценка их состояния должны производиться раз в несколько десятков лет с привлечением значительного числа специалистов по водным экосистемам, флористов и фаунистов. Для регулярных непрерывно-динамических исследований немаловажным является степень доступности объекта наблюдений. Поэтому в качестве объекта-монитора предложено оз. Сычёво.

Предложенная нами программа стала составной частью дифференцированной Летописи природы Пинежского заповедника, принятой в 1993 году (Баянов, 1997).

ГЛАВА 5. ВОДОЁМЫ НИЖЕГОРОДСКОГО ЗАВОЛЖЬЯ 5.1. Результаты исследований предшествующих экспедиций

Кратко освещена история изучения водоёмов лесного Нижегородско-Марийского Заволжья, которая ведёт своё начало от работ В В. Докучаева (Докучаев, 1886). В ходе этих работ дана первая классификация озёр губернии, принятая за основу и последующими исследователями. Приведены результаты экспедиций ихтиолога H.A. Варпаховского (1887, 1889, 1891), зоолога Б.П. Кащенко (1904, 1905), географа-биолога С. Д. Муравейского (1923). Отмечается участие гидробиологов Окской биологической станции в комплексной экспедиции Ассоциации по изучению производительных сил губернии 1925-1928 гг.

В 1935 году вышел «Справочник по водным ресурсам СССР», где в разделе «Среднее Поволжье» приведена классификация нижегородских озёр, в основу которой была положена таковая В.В.Докучаева. Выделялись: провальные озёра, дефляционные (дюниые) и ледниковые озёра, озёра речного происхождения.

Краткие сведения по гидрологическому режиму р. Керженец и его притоков Т.И. Зоровой (1966) получены на основании режимных наблюдений станций различных ведомств (главным образом «Гидроторфа») и данные по гидрохимии притоков р.Волги A.A. Зенина (1965).

Исследования заволжских озёр в 1960-1970-е годы осуществляли ботаники Нижегородского госуниверситета которыми проведена типизация озёр на основе высшей водной растительности (Лукина, 1970; Никитина, 1972; Лукина, Никитина, 1977). Географом Б.И. Фридманом (2001) была сделана попытка генетической классификации озёрных котловин. Изучение водной фауны и флоры заволжских рек в 1970-е гг. проводили сотрудники лаборатории гидробиологии Нижегородского госуниверситета под руководством P.A. Шахматовой (Шахматова и др., 1978; 1981).

5.2. Гидрологическая, гидрохимическая и гидробиологическая характеристика водоёмов Нижегородского Заволжья

Приводятся данные по гидрологическим постам, расположенным в бассейне р. Керженец. На основе их многолетних материалов (с 1933 по 1990-е гг.), а также на собственных результатах наблюдений с 1996 по 2005 гг. в Керженском заповеднике охарактеризованы основные фазы гидрологического года р. Керженец. Приведена гидрохимическая характеристика речных вод, описана и наглядно показана внутриго-довая динамика электропроводности, pH и цветности р. Керженец и р. Вишни. Выявлены общие закономерности и специфические черты гидрорежима водотоков заповедной территории, определены основные источники и межсезонные особенности водного питания рек (Манкиш, Баянов, 2001).

Керженец и его притоки характеризуются как реки, имеющие преимущественное питание талыми водами с бурным весенним половодьем и низким меженным уровнем. Особенности его притоков, имеющих начало в крупных болотных массивах, -более растянутый и низкий паводок, пониженные значения среднего годового стока и половодья, увеличение уровней летней и зимней межени, а также повышенные минимальные летний и зимний модули стока.

Воды р. Керженец маломинерализоваиные, мягкие, гидрокарбонатно-кальциевые. В весеннее время происходит увеличение доли сульфатов, в нижнем течении отмечается рост минерализации. Воды притоков отличаются повышенным содержанием железа, трудноокнеляемого органического вещества, и, как правило, менее минерализованы.

Анализ сообществ донных организмов, обитателей твёрдых субстратов, выявил их высокое видовое богатство. Отмечено 64 вида в р. Керженец и 51 вид в р. Вишне. Сообщества обеих рек слагаются из заметно различных наборов видов при разных доминирующих комплексах. Видовое разнообразие и обилие видов выше в р. Керженец. Комплексы доминаитов относительно постоянны из года в год.

Основную массу озёр Керженского заповедника составляют озёра-старицы р. Керженец - изолированные излучины бывшего течения реки. Максимальные глубины, как правило, не превышают 3.5 м, за редким исключением. Приводятся морфо-метрические характеристики озёр, описание термического и кислородного режима стариц - объектов мониторинга (оз. Круглое, оз. Калачик, оз. Нижнее Рустайское). Установлено, что даже самый сильный паводок на р. Керженец не спасает пойменные озера от летнего замора. В годы с нормальным паводком возникновение кислородного дефицита происходит в начале мая и длится всё лето. 02 в значительных концентрациях присутствует лишь в верхней метровой толще озёр. Показана динамика электропроводности, минерализации, прозрачности вод стариц (Баянов, Кривдина, 2013).

Воды пойменных озёр заповедника относятся к ультрапресным - до 200 мг/дм3, тид-рокарбоиатные, кальциевой группы первого типа ira протяжении всего года. Прозрачность озёр - 1-2 м. В большинстве стариц pH от 6.0 до 6.6, цветность - 50-150 °Pt-Co.

Исходя из понятия биома (Одум, 1975) среди гидробиомов выделяются лимно-биом, объединяющий экосистемы водных объектов с замедленным стоком, куда относятся озёра, а также реобиом, объединяющий лотические (речные) экосистемы. Существует несколько концепций организации лотических экосистем: метамерного строения (Беклемишев, 1956), речного континуума (Vannote, 1980), четырёхмерной природы (Ward, 1989) и динамики пятен (Townsend, 1989).

В работе представлены результаты многолетних исследований гидрохимического режима стариц р. Керженец, в разной степени удалённых от реки, различающихся по степени проточности, грунтового питания и форме котловин.

Установлено, что гидрохимический режим стариц зависит главным образом от доли грунтового питания, состава талых речных вод и поверхностного стока в период дождей. Паводковые воды составляют основу водной массы тех озёр, где невелика роль грунтового питания. Половодье лишь временно гомогенизирует лимнологическое состояние пойменных озёр. Старицы, в отличие от реки, не обладают стабильными условиями обитания гидробионтов. Различия с речным режимом нарастают по мере удаленности от реки (Баянов, Кривдина, 2013).

Приводятся концентрации основных ионов, микроэлементов и загрязняющих веществ в водах озёр-стариц, ранее не изученных в гидрохимическом отношении. Выяснено, что высокие концентрации загрязнителей являются следствием регионального переноса токсикантов промышленного происхождения воздушными массами и выпадением их в виде осадков (Баянов, Юлова, 2002). Кроме этого, сказывается и былая хозяйственная деятельность на нынешней территории заповедника.

Была проанализирована взаимосвязь показателей продукционно-деструкционных процессов в старицах с содержанием биогенов, обилием фитопланктона, степенью связи с рекой, проточностью и приуроченности их к кустарниковой или лесной пойме. Показано, что величина первичной продукции определяется главным образом положением старицы в определённой зоне пойменно-руслового комплекса, с определённым световым режимом стариц и степенью проточности (Баянов, 2012).

5.3. Фауна гидробионтов Керженского заповедника и Нижегородского региона

Приводится обзор фауны гидробионтов Керженского заповедника и региона, охватывающего бассейны Горьковского и Чебоксарского водохранилищ. Систематический список видов с указанием мест находок н показателей обилия представлен нами ранее (Ануфриев, Баянов, 2002). Всего относящихся к зоопланктону, бентосу, нейстону и нектону гидробионтов было выявлено около 300 видов. Большую часть из них составляют широко распространенные евроазиатские виды. Типично южными являются два вида пиявок - медицинская (Hirudo medicinalis) и черепашья {Наетеп-teria cosíata). Появление первой, на наш взгляд, связано с вселением их в водоёмы человеком, а второй - с завозами её в регион вместе с болотной черепахой. К числу редких видов, населяющих лишь единичные водоёмы, относятся Pñsticephalus josephinae, Daphnia pulex, Diaptomus castor, Bosminopsis deitersi, H. gibberiim и Hetero-cope saliens.

Анализируется распределение видов по водоёмам и их биотопическая приуроченность. Северные холодолюбивые представители приурочены к озёрам междуречья р. Керженца и р. Люнды. Редко, но имеют место находки холодолюбивых видов и в глубоких пойменных водоёмах. Теплолюбивые представители умеренного комплекса, составляющие большинство из обнаруженных видов, населяют в основном мелкие пойменные водоёмы и литораль глубоких озёр (Фролова, Баянов, 2000; Баянов, Фролова, 2001).

Говоря о распределении донных организмов по биотопам, следует отметить ли-тофилов (большинство подёнок, веснянок, часто пиявки и ручейники Leptoceridae), псаммофилов (личинки стрекозы Gomphus, ручейника Athripsodes cinereus, моллюски Unió, Anodonta, Amesoda, Pseudanodonta, Pisidium и Euglesa, некоторые личинки двукрылых). Основную же часть населения водоёмов заповедника составляют фитофилы. Это большинство моллюсков: прудовики, физы, катушки, жуки и их личинки, личинки хирономид, клопы, клещи, водяной ослик и личинки ручейников.

Охарактеризована водная фауна заповедника по отношению к фактору течения. Уделено внимание фауне болот (обитателям влажных мхов). На основании состава населяющих воды заповедника организмов с известными характеристиками сапробно-сти (Макрушин, 1974) произведена оценка качества вод заповедника. Большая часть гидробионтов заповедника — обитатели чистых и слабозагрязнённых вод. Воды большинства водоёмов оценены как p-мезосапробные (Баянов, Фролова, 2001).

Охват обширной территории, включая Горьковское и Чебоксарское водохранилища и их бассейны, рассмотрение более широкого спектра водных объектов позволило получить лучшее представление о фауне гидробионтов Нижегородского региона (Фролова, Баянов, 2009; 2010).

Нынешний состав фауны региона - результат как естественно-исторического процесса фаунообразования, так и деятельности человека по "обогащению" фауны и увеличения кормовой базы водохранилищ. Третьим и наиболее активным фактором становления фаунистических комплексов в последнее время являются инвазионные процессы.

Наиболее необычные элементы фауны (представителей иных фаунистических комплексов) мы встречаем в волжских водохранилищах. Водохранилища служат центрами их дальнейшего расселения по речной сети.

Среди многих групп водных беспозвоночных отмечаются вселенцы (полихеты, пиявки, ракообразные, моллюски), наиболее велика доля чужеродных видов среди ракообразных. Однако, чрезвычайно размножившимися, играющими важную роль в сообществах, видами-ценозообразователями стали моллюски дрейссены, в особенности дрейссена бугская (Фролова, Баянов, 2008).

Намечены перспективы дальнейшего изучения водной фауны Керженского биосферного заповедника и лимнологических исследований в Нижегородском Заволжье. На ближайшие десятилетня главной задачей водного мониторинга в Керженском заповеднике считаем продолжение режимных наблюдений на уже выделенных объектах и внедрение новых видов наблюдений (замеры концентрации взвешенных веществ и расхода воды). Должен быть дополнен и гидробиологический блок мониторинга путём организации наблюдений за перифитонными сообществами.

При продолжении фаунистических работ в заповеднике следует обратить внимание на более полное выявление насекомых, олигохет, паразитических беспозвоночных, а также представителей мейобентоса Целесообразно изучение особенностей биологии, определение роли и места в гидробиоценозах вселенцев и реликтовых видов.

5.4. Озёра Нижегородского Заволжья

До последнего времени выводы о происхождении того или иного озера Нижегородской области строились на основании очертаний береговой линии, рельефа и геологического строения окружающей территории. Промеров котловин водоёмов с составлением батиграфических карт, химический анализ вод и выявление состава фауны гидробионтов не производилось. Основные морфометрические параметры озёр Заволжья, полученные автором, приведены в таблице 3.

Рассмотрены классификации нижегородских озёр по их генезису В.В. Докучаева (1886), С.С. Станкова (1936; 1951); Д.Н. Панфилова (1974), Б.И. Фридмана (2001), а также классификация озёр Марийского Заволжья A.B. Ступишина и H.H. Лаптевой (Озёра..., 1976). Наиболее дробной и детальной является классификация Б.И. Фридмана (2001), которой мы в целом и придерживаемся. В отличие от Б.И. Фридмана мы не выделяем группу деградирующих озёр, считая, что выделение этой группы уместно при классификации озёр по стадиям развития, а не по происхождению. Внесены изменения в состав некоторых групп (Баянов, Кривдина, 2011).

За тот или иной генезис озёр свидетельствует и состав фауны водных беспозвоночных. В частности, на древность происхождения котловин озёр Пустое, Большое и Малое Полюшкины, Язи, Черное Лысковского района, их образование в позднеледниковый период указывают находки представителя северного планктонного комплекса Holopedium gibberiim Zadd.

Таблица 3

Основные морфометрические показатели озер Нижегородского Заволжья

Озеро Длина озера, м Средняя ширина, м Площадь, га Объем, тыс. куб.м Средняя глубина, м Максим, глубина, м Длина береговой линии, м

Светлояр 470 316 14.8 1500.0 10.1 33.2 1325

Красное 600 269 16.1 1670.0 10.4 29.5 1625

Кузьмияр 420 568 9.0 562.7 6.2 26.3 1255

Лесное 450 191 9.0 195.0 2.3 24.0 1110

Глубокое 675 336 22.7 1466.7 6.5 22.5 1900

Озерское 475 145 6.9 399.8 5.8 18.0 1175

М. Плотово 1025 404 41.5 1651.8 4.0 17.7 2750

Черное (Воскр.) 550 1041 57.3 2607.0 4.6 16.0 1875

Безрыбное 107 71 0.8 28.3 3.7 11.5 320

Юронгское 700 443 17.2 381.0 2.2 11.2 1925

Юрьевское 1089 764 83.2 2201.0 2.6 8.2 2545

Пустое 217 126 2.7 85.9 3.1 5.5 595

Б. Полюшкино 1100 666 73.2 1452.8 2.0 4.7 3415

Дерябина 813 395 32.1 800.0 2.5 3.8 2180

Ардино 1775 698 123.9 3135.7 2.5 3.7 4755

Кривое 1625 1382 74.7 976.2 1.3 2.5 4060

Большое 650 538 35.0 606.9 1.7 2.4 1870

Черное (Лыск.) 541 317 17.1 229.4 1.3 2.1 1875

М. Полюшкино 1625 344 55.9 590.1 1.1 1.9 6110

Светлое 1000 568 57.5 611.3 1.1 1.8 3090

Язы 938 231 21.7 217.3 1.0 1.7 3645

При гидрохимической классификации озёр Заволжья использованы классификационные подходы Г.А. Максимовича (1955) и O.A. Алекина (1970). Воды большинства заволжских озёр в летний период относятся к гидрокарбонатной формации, а озёр Пустое, Ардино и Глубокое - к сульфатной (Баянов, Кривдина, 2011). Смена формаций, как правило, связана с уменьшением концентрации гидрокарбонатов в маломинерализованных озёрах. Характерным примером является оз. Пустое, расположенное на Керженско-Люндовском водоразделе (Баянов, Юлова, 2002).

Охарактеризована фауна зоопланктон заволжских озёр (Баянов, 2002). Рассмотрев структуру зоопланктонных сообществ заволжских озёр удалось оценить трофический статус последних (табл. 4).

На примере озёр Черное и Пустое Воскресенского района показана сезонная динамика зоопланктона (Баянов, Юлова, 2002).

В результате изучения заволжских озёр сделаны следующие выводы:

• Озера Нижегородского Заволжья имеют как приледниковое (перигляциальное), так и провальное происхождение. Более древние озера - приледниковые, на что указывают формы их котловин и фаунистический состав населяющих озеро гидробион-тов. Относительно молодыми в геологическом отношении являются озера провальные, котловины которых образованы глубокими воронками. Животное население планктона этих водоёмов состоит из широко распространенных видов умеренного почвенно-климатического пояса лесной зоны.

• Глубокие заволжские озёра, встречающиеся во всех геоморфологических районах Волжской низины, как правило, провальные, однако не исключён и иной генезис. Для определения точного возраста котловин и их происхождения необходимо проведение палеолимнологических исследований.

Таблица 4

Структурные характеристики пелагических зоопланктонных сообществ озер Нижегородского Заволжья

Озеро N, м3 В, м5 HN Нв Доминирующие виды Трофический CTUTVC

Глубокое 2350 133.1 2.89 2.30 Holopedium gibberum, Ceriodaphnia quadrangula. Cy- Олигогрофное

clops scutifer, Polyphemus pediculus

М. Плотово 18140 233.1 3.30 2.79 C. quadrangula, Daphnia longiremis, Diaphanosoma Олиго-

brachyitrum, Eudiaptomus graciloides, Kellicottia long- мезотрофное

Красное 31180 286.0 2.28 2.55 ¡spina K. longispina, С. quadrangula, E. graciloides, II. gib- Олиго-

berum мезотрофное

Б. Плотово 92270 654.4 1.54 2.40 K. longispina, C. quadrangula, Bosmina obtusirostris, Олиго-

D. brachyurum, Thermocyclops oithonoides меютрофное

Ардино 73920 1030.4 2.50 1.88 Camptocercus rectirostris, E. graciloides, K. longispina Меэотрофное

Юронгское 42160 1427.5 2.51 0.86 Th. oithonoides Daphnia cucullata, Bosmina longirostris Мезотрофное

Светлое 48950 1450.9 2.33 1.24 D. brachyurum, E. graciloides, Peracantha truncata Меютрофной

Дерябино 142740 2064.2 1.27 1.01 B. obtusirostris, C. quadrangula Эвтрофное

Кривое 200335 2325.0 3.45 2.41 A. priodonta, Keratella cochlearis, K. quadrata Мезо-эвтрофное

Нестиары 179800 2913.8 2.01 2.12 A. priodonta, E. graciloides Эвтрофное

Черное 850 108.4 2.64 1.72 B. obtusirostris, Heterocope saliens Эв-дистрофное

Примечания. N - численность организмов, В - биомасса организмов, Н-,- - индекс Шеннона по численно-

сти, Нв - индекс Шешюна по биомассе.

•Воды озёр Волго-Ветлужской аккумулятивной равнины маломинерализованные, полигумозные, характеризуются изменчивым солевым составом в течение года, в значительной степени зависят от состава выпадающих осадков и водоотдачи с окружающих болот. Лишь глубокие озёра Заволжской рудиментарной сниженной возвышенности и Семёновского плато Волжской аккумулятивной равнины характеризуются малоокрашенными прозрачными водами средней минерализации.

• Значительное закисление имеет место в малых неглубоких озерах, исключительно маломинерализованные воды которых принадлежат к сульфатному классу. Воды провальных озер гидрокарбонатные, имеют характерную для водоёмов лесной зоны среднюю минерализацию с реакцией среды близкой к нейтральной. В водах всех озёр преобладают трудноокисляемые органические соединения, и отмечается недостаток минерального фосфора.

• Из-за наибольшей подверженности закислению малых ледниковых озер, а также обнаружения в них редких в средней полосе России ракообразных (НоЬресПит &ЬЬеп<т, 11е1егосоре яаИепз) целесообразно организовать регулярный мониторинг таких водоёмов с целью оценки их текущего состояния и перспектив сохранения.

• Природный комплекс Керженского заповедника, созданного в относительной близости от крупной городской агломерации (Н. Новгород с пригородами) испытывает антропогенную нагрузку в виде выпадения на территорию осадков с повышенным содержанием серы.

ГЛАВА 6. ОЗЕРО СВЕТЛОЯР - ПАМЯТНИК ПРИРОДЫ ФЕДЕРАЛЬНОГО

ЗНАЧЕНИЯ

Озеро Светлояр - овеянное легендами об «исчезнувшем в его глубина?:» граде Китеже - государственный памятник природы федерального значения, предмет религиозного поклонения русского народа.

Кратко освещена история изучения озера (Ферхмин, 1886; Варпаховский, 1889, 1891; Муравейский, 1924; Баринов, 1968, 1969, 1970; Блом, 2000 и др.). Детально история изучения озера изложена нами ранее (Баянов, Никишин, 2005).

Согласно новейшей гипотезы Б.И. Фридмана (Фридман и др., 2007) причиной образования озера Светлояр является целый ряд геологических событий. Залегающая в синклинальной складке, в обрамлении более стойких глинисто-алевритовых горных пород линза песчаников и алевролитов была вскрыта эрозией реки Люнды. В результате провала склона долины этой реки образовалась озёрная чаша. Рассмотрена метеоритная гипотеза происхождения озера (Киселёв, 2001; Енгалычев, 2009).

Разрез донных отложений оз. Светлояр, выполненный нами в 2002 г., представлен четырьмя литологическими горизонтами: 0-6.63 м - оливковый сапропель; 6.63-7.29 м -коричневый сапропель; 7.29-8.19 м - темно-коричневый торф; 8.19- 8.21 м - зеленовато-серая с тёмными включениями глина с редкими обломками раковин моллюсков (табл. 5).

Таблица 5

Стратиграфия и описание донных отложений озера Светлояр

№ гор изо нта Тип Глубин а, м Описание

4 Оливковый сапропель 0-6.66 Темно-оливковый (до бурого) сапропель с растительными и животными остаткам! (верхние два сантиметра составляет черный наилок)

3 Бурый сапропель 6.66-7.10 Плотный ошгоково-бурый до коричневато-бурого с чередованием темных и светлых прослоев по 1-3 мм

7.10-7.20 Плотный однородный коричневато-бурый

7.20-7.27 Темный, почти черный с множеством прослоек бурого по 1 мм

7.27-7.34 Однородный буровато-коричневый плотный

2 в Торф 7.34-7.55 Однородный торф серо-бурого цвета со множеством корней красно-бурого цвета

7.55-7.56 Черный слой палеопочвы

7.56-7.60 Вишнево-бурый плохо разложившийся

26 7.60-7.74 Серо-бурый с большим количеством корней

7.74-7.81 Серо-бурый с малым количеством корней и корой

7.81-8.12 Серо-бурый

2а 8.12-8.19 Черный разложившийся торф типа гидроморфной почвы с белесоватыми вкраплениями извести

1 Глина 8.19-8.21 Зеленовато-серая с темными включениями глина с редкой ракушью и карбонатными включениями

В лаборатории МГУ получены радиоуглеродные датировки из торфа - 2630±100 лет назад, из оливкового сапропеля - современная дата. Колонка донных отложений озера исследована для реконструкции природных условий, в которых находилось озеро, и этапов его развития. Выполнены палинологический (Т В. Сапелко), диатомовый (H.H. Давыдова), остракодологический (И. А. Неуструева) и литологический анализы.

Выделено 6 этапов развития водоёма. В условиях холодного климата в конце позднего плейстоцена и в начале голоцена существовало олиготрофное озеро, в котором формировались глинистые отложения. Затем имел место длительный перерыв в осадконакоплении. Около 3000-3500 р.у. лет назад образовалось низинное болото с накоплением торфа, которое затем было затоплено, что привело к отложению сапропелевой толщи большой мощности. В дальнейшем на всём протяжении своего существо-

вания водоём был относительно мелководным с небольшими колебаниями уровня. И лишь верхняя часть разреза говорит о значительном увеличении глубины. Намечены пути дальнейшего палеолимнологического изучения озера (Салелко, Баянов, 2009).

На основании наблюдений за термическим и гидрохимическим режимом озера охарактеризованы основные сезоны гидрологического года (Баянов, 2008). Светлояр - типичный димиктический водоём, на котором достаточно хорошо выражены все гидрологические сезоны года. Самыми длительными из них являются лето и зима (187 и 142 дня соответственно). Окончание подледного периода характеризуется наиболее напряжёнными кислородными условиями. Подтверждено наличие аэробной, микроаэробной и анаэробной зон в озере. Выявлена межсезонная динамика температуры, 02, рН и редокс-потенциала в водах озера, а также ионный состав воды у дна и поверхности.

Воды оз. Светлояр малой минерализации, нейтральной реакции среды, принадлежат к гидрокарбонатному классу группы кальция в летнее время, группы магния - в зимний период. Между поверхностным и придонным горизонтами ярко выражены различия в ионном составе, концентрации биогенов и цветности вод. Рассмотрена временная и пространственная динамика различных форм фосфора и азота в озере (Баянов, 2008). Оценка трофического статуса по скорости убывания кислорода в ги-полимнионе и по концентрации биогенных веществ (классификационные подходы изложены в работах: Likens, 1975; Хендерсон-Селлерс, Марленд, 1990) свидетельствует об эвтрофном статусе озера Светлояр.

Изучение продукционио-деструкциоппых процессов хлорофилловым методом показало, что пики первичной продукции и дыхания разобщены во времени. Интенсивность продукции нарастает от весны к середине лета. Максимум дыхания приходится на вторую половину лета. В течение суток наблюдается суммарный рост отрицательного баланса ОВ от утренних часов к вечерним и замедление всех процессов в ночное время. Существенна разница в скорости и направленности процессов по горизонтам. Не постоянна глубина наиболее интенсивного протекания фотосинтетических процессов, что объясняется неоднородностью вертикального распределения фитопланктона и физико-химических параметров водной среды. Преобладание процессов деструкции над фотосинтезом указывает на высокую способность озера к биологическому самоочищению (Баянов и др., 2009).

Оценка изменений структурных и функциональных характеристик зоопланктон-ного сообщества оз. Светлояр за тридцатилетний период выявила: уменьшение численности и биомассы сообщества, увеличение доли ракообразных относительно коловраток, повышение средней индивидуальной массы зоопланктёра, увеличение доли хищников и снижение относительных показателей продукции фильтраторов, а также замену тонких фильтраторов на грубых (Кузнецова и др., 2010). Таким образом, налицо деэвтрофикация или реолиготрофизация водоёма.

На основании концентрации хлорофилла а произведена оценка трофического состояния вод озера Светлояр по индексу трофического состояния (ИТС), предложенному В.В. Бульоном (1987). Значения индекса находятся в пределах 58-63, то есть на границе показателей мезотрофных и эвтрофных вод.

В сравнении с наблюдениями второй половины XX века и начала 2000-х годоЕ в настоящий момент можно отметить повышение трофического статуса озера Светло-

яр, сопровождающееся снижением прозрачности вод, и, по-видимому, ростом концентрации хлорофилла и других пигментов фитопланктона. Согласно глубине видимости диска Секки Светлояр определён как мезотрофный водоём.

В динамике концентрации пигментов фитопланктона всех горизонтов эвфоти-ческого слоя водной толщи хорошо видно два максимума - в июле и сентябре. Отмечена тенденция повышения концентрации хлорофилла а от поверхности к нижним горизонтам трофогенного слоя, что может быть вызвано тем, что водоросли фитопланктона наиболее подходящие условия находят на умеренно освещенных горизонтах водной толщи (Логинов и др., 2012). Наши данные показывают, что вслед за реолиготрофизацией (деэвтрофикацией) конца XX века, с начала 2000-х годов наблюдается повышение трофического статуса оз. Светлояр.

В ходе сезонного развития фитопланктона озера Светлояр имеют место два пика концентрации хлорофилла а и каротиноидов, приходящиеся на середину лета и начало осени. На основании среднего содержания хлорофилла а и его сезонной динамики Светлояр может быть оценен как водоём, находящийся на стадии перехода от мезо-трофии к эвтрофии. Преобладание каротиноидов над хлорофиллом а , наблюдающееся на всех горизонтах трофогенного слоя водной толщи и практически весь вегетационный период, подтвердило сделанный нами ранее вывод (Баянов и др., 2009) о преобладании процессов деструкции органического вещества над его синтезом.

Таким образом, на оз. Светлояр осуществлен мониторинг на разных временных шкалах (суточной, сезонной, годовой, многолетней), а благодаря палеолимнологиче-ским исследованиям и многовековой.

ГЛАВА 7. МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ РИТМИКИ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Деятельность человека заметно влияет на природу, и, как указывал A.B. Шнит-ников (1973), важно не терять времени в изучении проблем ритмики природных явлений. Ритмичность природных явлений и её строгие или нестрогие, но раскрытые закономерности представляют собой единственный реальный и конкретный путь научного предвидения естественных тенденций развития природных явлений в будущем, а значит, её выявление и изучение является необходимой составной частью мониторинга, в том числе и лимнологического. Изучение же закономерностей хода сезонного развития природы - задача фенологии, которая решается путем многолетних наблюдений за сроками наступления широкого круга последующих явлений, характеризующих определенные этапы годичного цикла развития природы и создающих в своей совокупности биоклиматический или фенологический календарь. Осуществляются эти наблюдения прежде всего в заповедниках, одной из основных задач которых является эталонирование естественного хода природных процессов (Рашек, 1976).

Основу фенологического календаря должны составлять явления достаточно характерные для определённого времени года, чтобы служить его безошибочным индикатором. Они должны относиться к широко распространённым объектам живой и неживой природы и должны быть доступными для систематических наблюдений. В настоящее время в заповедниках России согласно программы ведения Летописи природы (Филонов, Нухимовская, 1985) фиксируется 15 гидрометеорологических явле-

ний. В работе приведено выделение и описание сезонов года в Керженском заповеднике на основании данных фенонаблюдений (Аверина, 2001).

Нами предложена периодизация года на основе гидролого-гидрохимических показателей р. Керженец, исходящая из приводимых А.И. Чеботарёвым (1970) и устоявшихся в гидрологии определений гидрологического года и сезона (Баянов, 2006). Показатели следующие: уровень, электропроводность, температура, рН и цветность. Выделены критические точки года - даты максимума и минимума каждого из показателей. Определены периоды наиболее заметных их изменений, а также сроки стабилизации. Таким образом, мы попытались выявить периоды, изменения сроков которых позволят полнее охарактеризовать тот или иной год и более ясно представлять его особенности в ряду других лет.

На основании полученных данных представилось возможным выделить этапы годового цикла, характеризующиеся определённым сочетанием гидролого-гидрохимических характеристик. Динамика каждого из показателей приведена в виде графиков. На рис.6, в частности, приведена внутригодовая динамика электропроводности р. Керженец по среднемноголетним данным за 1997-2005 гг.

Выделенные на основании других показателей периоды представлены нами ранее (Баянов, 2006) и в тексте диссертации.

Естественный сезон года - относительно обособленный этап развития географического комплекса с однотипными взаимосвязями и взаимодействиями между компонентами (Галахов, 1959), в то же время гидрологический сезон - часть годового цикла, в пределах которого водный или ледовый режим характеризуется общими чертами его формирования и проявления (Чеботарев, 1970). Поэтому важно сопоставить и рассмотреть по сезонам сочетание гидролого-гидрохимических показателей между собой, а также их связь по срокам с метеорологическими и биотическими явлениями.

120

100

С

40

Зима

Весна Лето Осень

I 111111 й к а « з а

I I

V. 2,

I I 1 1 а & х 8

§

I I I

Я X 8

11111111 й К = * г * » й

Рис. б.

Зима. В период мягкой зимы в р. Керженец заканчивается осенний спад электропроводности и рН, наступает стабилизация цветности. В течение глубокой зимы заканчивается позднеосенний подъём уровня вод и стабилизируется температура. С наступлением предвесенья регистрируется окончание зимнего роста электропроводности и зимний минимум цветности. С окончанием этого периода (началом паводка) происходит ещё более быстрый рост уровня воды.

Весна. В раннюю весну регистрируются начало роста рН и понижение электропроводности. Дата перехода максимальных температур воздуха выше 5°С (а суточных — 0°С) - начало пестрой весны практически совпадает с началом паводка, фиксируемого по всем рассматриваемым показателям. Несколькими днями позже регистрируется полный сход снега на открытом месте и первая встреча комаров-толкунцов. В последних числах апреля наблюдаются: пик паводка, начало облиствения берёзы и переход максимальных температур воздуха выше 5°С - наступление зелёной весны.

За начало спада половодья свидетельствуют: снижение уровня, рост проводимости и рН речных вод. Как указывал А.Н. Важное (1976) обычно довольно сложно определить окончание половодья. Рекомендуется этот вывод делать на основе данных о сходе снега в верховьях рек и наблюдений за исчезновением ручьёв в балках и оврагах. Мы для регистрации окончания паводка предлагаем ориентироваться на гидрохимический состав в первую очередь на электропроводность речных вод.

Лето. Окончание половодья на р. Керженец практически совпадает с наступлением перволетья. Начало цветения кувшинки белоснежной знаменует собой начало полного лета. В конце июля, согласно уровню и электропроводности, регистрируется пик летней межени.

Осень. Золотую осень - начало листопада берёзы, приходящееся обычно на последние дни первой декады сентября, близко к началу осеннего спада электропроводности. Период «бабьего лета», длящийся со второй половины августа до середины сентября, можно определить по стабилизации уровня, кратковременному подъёму электропроводности и рН на фоне общего осеннего их снижения.

Таким образом, имея в своём распоряжении данные как по наземным так и по водным экосистемам мы получаем возможность полнее характеризовать тот или иной сезон или год. Кроме этого, производится более детальное изучение самих водных объектов в межсезонном и межгодовом аспектах.

При периодизации сезонной жизни водоёмов Ю.А. Чуйков (1986) уделял важное значение поиску явлений-индикаторов, выделяя явления «прогнозирующие» и «констатирующие». Усредняя многолетние данные по наземным и водным экосистемам Астраханского заповедника он рекомендует принять в качестве исходных для оценки отклонений от нормы аналогичных характеристик каждого последующего года наблюдений. Выявленные закономерности, представляющие собой условную «норму» гидролого-гидрохимических параметров того или иного сезона, положены нами в основу гидрологического года-нормы, аналогичного метеорологическому году-норме А. А. Те-рентьева и В.И. Колкутина (2004). Гидрологический год-норма может служить основой для характеристики как очередного года наблюдений в целом, так и каждого из его сезонов при написании ежегодной Летописи природы в Керженском заповеднике.

Придерживаясь этого подхода приводится характеристика сезонов и лет наблюдений по данным гидромониторинга как на р. Керженец, так и на р. Вишне (Баянов,

2006), используя традиционные фенологические термины, критерии и подходы (Кру-говская, Буторина, 1975; Шульц, 1981). Подобная характеристика года рекомендована к включению в ежегодную Летопись природы Керженского заповедника (раздел 6. Воды). Аналогичный подход в осуществлении водного мониторинга рекомендуется и другим заповедникам, имеющим развитую гидрологическую сеть.

ГЛАВА 8. ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ЗАПОВЕДНИКОВ РОССИИ

8.1. Глобальная проблема сохранения вод

В данной главе освещаются глобальные проблемы охраны вод и гидромониторинга, практические и теоретические подходы к их решению в некоторых зарубежных государствах и в России. В комплексе с этим рассматривается роль заповедников и других ООПТ в сохранении речных водосборов и водных экосистем. Показывается необходимость получения данных таким образом, чтобы была возможность адекватной и достаточно точной оценки состояния водных экосистем на разных пространственно-временных шкалах.

8.2. Зарубежный опыт

Как отмечают украинские гидрологи (Афанасьев, 2006) сохранившаяся в Украине со времён СССР система мониторинга вод оказалась малоэффективной в современных условиях после подписания Украиной Дунайской конвенции и принятием обязательства руководствоваться положениями Директивы 2000/60/ЕС (ВРД). Предлагается (Афанасьев, Летицкая, 2006) пошаговая система оценки экологического состояния речного бассейна, создание стандартной процедуры биологического мониторинга — СПБМ (методы отбора проб, анализа и представления информации) для Беларуси и Украины. СПБМ подразделяется на 4 составляющих: 1. Зооперифитон. 2. Макрозообентос. 3. Фитоперифитон. 4. Фитопланктон.

В настоящее время идёт внедрение СПБМ: адаптация методик, обучение персонала, создание соответствующей инфраструктуры лабораторий исполнителей, отработка системы обмена информацией. Из методик внедряется методика искусственных субстратов (ИС), в качестве которых выбраны стандартные кирпичи. Из биологических показателей для биоиндикации качества воды был выбран индекс Вудивисса (TBI), стандартизированный в Беларуси и широко использующийся в Украине на трансграничных реках.

Европейскими учёными указывается на необходимость включения зоопланктон-ного сообщества в программы долговременного мониторинга согласно Европейской Водной Рамочной Директиве (Jeppensen et al., 2011). При этом делается акцент на обязательном рассмотрении былых зооценозов (танатоценозов) путём анализа донных отложений.

В США при слежении за состоянием водных экосистем многие штаты (Огайо, Северная Каролина и др.) успешно используют подход, включающий количественные биологические критерии (Ohio ЕРА, 1990). Биологический контроль вод закреплён на законодательном уровне. Был составлен проект оценки состояния вод штата Вашинг-

тон (Plotnikoff, 1992). Введена в употребление и используется концепция экорегио-нов. Экорегионы - географические области, относительно однородные либо в отношении экологических систем, либо в отношении взаимосвязей между организмами и их окружающей средой (Omernik, Gallant, 1986). Биоиндикаторами служат сообщества водных беспозвоночных. Выделены типовые участки разной степени нарушен-ности. В фокусе - определение характеристики сообществ, их внутрирегиональная изменчивость (описывающая диапазон состояний сообщества и ожидаемое пространственное распределение); межгодовая изменчивость - влияние циклических экологических условий (осадки, температура) на сообщества. Учитывается и определённый тип землепользования. Введён индекс периодичности отбора проб, учитывающий время требуемое биоценозу или экосистеме для стабилизации после естественного нарушения (весеннего половодья), исходя из параметров водного потока, представленности видов бентических макробеспозвоночных (учёт вылета взрослых стадий насекомых).

Особо обращается внимание на правильное определение видов бентосных организмов. Принято, что ошибки в идентификации должны быть меньше 5% всех таксонов на пробу. Переопределение проб производится для 10% от их общего количества, собранных в тот или иной год. Вторичная идентификация проводится опытными так-сономистами, чтобы подтвердить верность данных. Эталонная коллекция доставляется в Отдел Экологии штата и ежегодно обновляется.

Физико-химический анализ включает следующие основные показатели: температуру, рН, 02, проводимость, и дополнительные: прозрачность, запах воды и донных отложений.

В качестве биологической метрики предложен целый спектр индексов (только для Северо-Запада США их 22). Широко используются в практике экологического мониторинга США базы данных (БД) и системы управления ими (СУБД). Так в лесном, рыбном и охотничьем хозяйстве применяется СУБД Paradox, куда занесены химические, физические и биологические характеристики всех исследованных участков экорегионов.

8.3. Российский опыт водного мониторинга, проблемы и современные подходы

В России, как уже отмечалось выше, также имеется достаточно большой опыт водного мониторинга. Гидрологическая сеть России - одна из старейших сетей мира. Однако, устаревает, отстает от современных требований методическая часть гидромониторинга. Подавляющая часть наблюдений в настоящее время производится теми же методами и способами, что и в начале прошлого века. Основные проблемы экомо-ниторинга отмечаются и на уровне Правительства РФ. Это в первую очередь недостаточно эффективное госрегулирование деятельности различных субъектов, решающих задачи в этой сфере, что приводит к созданию «дублирующих» систем наблюдений, неэффективному расходованию ограниченных ресурсов, не обеспечивает получение сопоставимых данных для всей территории страны. Другая проблема - низкий технический уровень государственной сети наблюдений, не отвечающий международным требованиям.

Руководство отраслевой науки Росгидромета, отмечая недостатки существующей системы, предлагает пути совершенствования водного мониторинга. В частно-

ста, необходима оценка состояния не только рек, но речных водосборов как объектов мониторинга, использование современных приборов, технических средств и технологий для наблюдений, обработки и передачи данных и формирования интегрированной БД. При этом должны широко использоваться ГИС-технологии, современные автоматизированные системы наблюдений, обработки и передачи информации, аэрофотосъемка и спутниковые данные (Шикломанов и др., 2007).

Необходима согласованность действий всех участников комплексного мониторинга и свободный обмен информацией с включением её в единую интегрированную БД. Контроль и проверка качества данных мониторинга. Ответственным за состояние водных объектов и водосборов предлагаются Росводресурсы - для густонаселённых водосборов с большим количеством гидротехнических сооружений и интенсивным влиянием хозяйственной деятельности на речной сток, или Росгидромет - для водосборов с практически естественным гидрорежимом (Шикломанов и др., 2007).

Академическая наука России также уделяет внимание совершенствованию водного мониторинга. В частности Е.А. Курашовым (2006) выделяются два подхода к оценке состояния водоёма:

1) подход, основанный на оценке экологического состояния водного объекта по сравнению с экологической «нормой» для этого водоёма;

2) подход для оценки качества воды в исследуемом водоёме, его пригодности для того или иного вида водопользования.

Первый как подход к экологическому нормированию предлагался Ю.Г. Пуза-ченко (1992), а в качестве методологии биомониторинга озёрных экосистем Е.А. Курашовым (1989) и был успешно применён при оценке состояния Ладожского и Онежского озёр. Подобный принцип реализуется в странах ЕС в ходе выполнения Европейской Рамочной директивы. Для реализации второго подхода применение находят многочисленные биоиндикационные системы и индексы, разработанные в разных странах. Указывается, что при выборе индексов для оценки состояния пресноводных водоёмов важно учитывать: вариабельность в пределах нормы, чувствительность к различным нарушениям, адекватность оценки и сходимости результатов, стоимость получения данных, селективность и трудоёмкость получения первичного материала, трудность обработки и анализа проб, время, необходимое для получения результатов, сложность интерпретации данных, возможность использования метода неспециалистами и волонтёрами (Курашов, 2006).

8.4. Роль сети ООПТ в совершенствовании мониторинга

В настоящее время продолжает развиваться экологическая сеть функционально связанных между собой ООПТ, идея о создании которой зародилась ещё в 1970-х годах. Исходя из того, что небольшие изолированные природные сообщества обречены на деградацию (MacArthur, Wilson, 1967) в каждом биорегионе (природном выделе, относительно однородном по составу биоты и происходящим природным процессам) формируется адекватная местным условиям непрерывная сеть из связанных между собой природных сообществ, обеспечивающая поддержание природного каркаса. В настоящее время в рамках росснйско-финляндского сотрудничества по проекту «ГЭП-анализ сети ООПТ на СЗ России» возобновилась деятельность по оптимизации сети

ООГГГ в Карелии, Архангельской и Вологодской областях (Кузнецов, 2008 и др.). Аналогичные проекты реализуются в Нижегородском регионе (Коршунова, 2001).

При проектировании заповедных территорий считается весьма желательным, чтобы в состав ООПТ целиком включались водосборные бассейны различных порядков (Нухимовская, 1981). В то же время роль заповедников как научно-исследовательских организаций в изучении водных экосистем, как правило, недооценивается. Признаётся лишь большой вклад Астраханского заповедника (Павлов и др., 2007). Однако существенна работа и других заповедников России. В абсолютном большинстве из них ведутся «Летописи природы», составной частью которых является раздел «Воды» и почти в половине заповедников имеются отдельные темы по водным экосистемам (Исаева-Петрова, Кулешова, 2006).

В частности, фауна водных беспозвоночных изучалась в Джергинском и Сихотэ-Алинском заповедниках из них водные насекомые - в Магаданском; амфибиотические насекомые - в Сихотэ-Алинском заповеднике. Зообентос - в Астраханском, Буреинском, Дарвинском, Дальневосточном морском, Нижне-Свирском, Усть-Ленском и Магаданском; зоопланктон - в Астраханском, Окском (Смирнова, 2008), Дальневосточном морском, Ильменском, Усть-Ленском (Абрамова, 1996).

Согласно Е.Л. Воденеевой (2006) наиболее подробное изучение водной микрофлоры проводилось на Дальнем Востоке в заповедниках «Кедровая падь», Уссурийском, Сихотэ-Алинском, Ханкайском, Хинганском, Лазовском, Большехехцирском, Комсомольском; в Сибири - Баргузинском, Алтайском, Олекминском, Ильменском; в Европейской части России регулярные исследования водоёмов производились в Дарвинском и Волжско-Камском заповедниках. Произведена гидробиологическая съемка водоёмов заповедника «Большая Кокшага» и Центрально-Черноземного, изучался состав водорослей в Ненецком биосферном заповеднике, в пойменных водоёмах р. Вятки заповедника «Нургуш». Изучались малые реки и озера бассейна р. Дон в заповеднике «Галичья Гора». Проведено обследование водоёмов бассейна реки Хопер на территории Хоперского заповедника.

Таким образом, слежение за водоёмами в заповедниках ведётся, однако отсутствует запрос на эти данные со стороны Росгидромета как головной организации в системе мониторинга. Нет и единого методического руководства. Это, в свою очередь, отражается на качестве данных и на длительности рядов наблюдений. В то же время биологическая составляющая мониторинга в заповедниках находится на более высоком уровне, нежели в системе Росгидромета.

От науки заповедной хотели бы больше видеть экологических работ, основанных на данных долговременного мониторинга, осуществление которого всегда оставалось преимуществом заповедной науки (Делицин, Делицина, 1997; Павлов и др., 2007).

Со своей стороны отметим следующее:

1. Кадровая политика. Уделение внимания той или иной научной тематике зависит от состава научного отдела и продолжительности периода работы того или иного специалиста. Долгие годы штаты заповедников заполнялись в основном зоологами и ботаниками изучающими наземных животных и растений. Гидробиолога или лимнологи, как правило, отсутствуют.

2. Мало заповедников, где были проведены палеолимнологические исследования. Это Даурский заповедник и заповедник «Кивач» (Исаева-Петрова, Кулешова,

2006), «Большая Кокшага» (Антонов и др., 2005). Попытки проведения таких исследований имели место в Окском заповеднике (устные сообщения H.H. Смирнова и Е Ю. Иванчевой).

3. Недостаточное внимание в заповедниках уделяется водной фенологии и периодизации гидрологического года. В частности, в 1990-е годы этому уделялось внимание лишь в Печоро-Илычском, Окском и Башкирском заповедниках. IIa наш взгляд фенологические данные по водным экосистемам должны быть составной частью «Календаря природы» всех располагающих водоёмами и водотоками заповедников.

Заповедники России внесли и вносят существенный вклад в изучение водных экосистем благодаря сложившейся в них системе организации комплексных научных исследований. Для того, чтобы заповеданный природный комплекс изучался в наиболее полном объеме, и водные экосистемы не выпадали из поля зрения, необходимо наличие центральных органов управления заповедным делом и проведение ими разумной кадровой политики. Помимо сотрудничества с ВУЗами и академическими НИИ (традиционно осуществляемого многими заповедниками) с целью длительного и планомерного изучения водных экосистем необходимо включение заповедников в общероссийскую систему мониторинга. Лимнологические наблюдения должны стать составной частью программ «Летописи природы» с учетом специфики конкретного заповедника, сочетаться с метеорологическими, и наблюдениями, ведущимися на станциях фонового мониторинга. Также необходима координация работ и возможность обмена данными между всеми ведомствами, осуществляющими слежение за состоянием водных экосистем.

8.5. Информационные базы данных по экологическому мониторингу

Приводится краткое описание информационной системы (ИС), основанной на ежегодных отчётах по контролю качества природной среды Росгидромета (http://ecograde.bio.msu.ru) созданной на кафедре общей экологии биофака МГУ совместно с отделом мониторинга пресноводных экосистем и палеоэкологии Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН.

Кроме набора данных, ИС содержит инструкции пользователю, картографические материалы по гидрографическим районам России с указанием створов отбора проб, информацию о методиках отбора проб и о методах получения оценок качества пресных вод, информацию о программах химического, токсикологического, гидрологического и биологического мониторинга в бассейнах рек России, об индивидуальных сапробностях гидробионтов.

В Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН создан информационный центр коллективного пользования с Интернет-порталом (http://wvvw.sevin.ru/natreserves), объединяющий усилия разных организаций в разработке общедоступных информационных систем по фауне и флоре заповедников России (Информационные системы..., 2006; Павлов, Петросян и др., 2003; Современное..., 2003). Цель работы - создать общедоступную информационно-поисковую систему и интегрированную базу данных (БД) по фауне и флоре с целью представления видового состава живых организмов, охраняемых в настоящее время на заповедных территориях России. Пилотная версия ИПС реализована на примере рыбообразных и рыб, земно-

водных и пресмыкающихся, птиц, млекопитающих, аитоцеротовых и печеночников, мхов, лишайников и сосудистых растений.

Приводится краткое описание ИПС. В частности, в разделе БД касающемся рыб представлены сведения о видах рыб, обнаруженных к настоящему времени в 54 заповедниках России. В заповедниках на данный момент отмечено в общей сложности 333 вида, что составляет около 35% всей ихтиофауны России. Как отмечают разработчики системы и БД, вплоть до настоящего времени ихтиофауна большей части заповедников России абсолютно не изучена или изучена крайне слабо (Информационные системы..., 2006).

Разработка ИС и создание электронных БД позволили выявить неполноту кадастровых данных по флоре и фауне заповедных территорий и определить пути дальнейших исследований.

Методическая работа по улучшению информационного обеспечения исследований ведётся и в самих заповедниках. В Керженском заповеднике составлены методические руководства по использованию геоинформационных систем (ГИС) в практике заповедного дела (Новикова, 2010).

Таким образом, информационное обеспечение мониторинга в последние годы получило значительное развитие.

8.6. Мониторинг и динамическая лимнология

Центральная идея динамической лимнологии заключается в том, что гидродинамические и биологические процессы надо рассматривать исходя из различных пространственных и временных шкал (Ьсцепске, Оетегэ, 1984). Важна и возможность перехода с одной шкалы на другую с высокой степенью точности. Так, например, традиционно используемый при изучении продукционно-деструкционных процессов метод изолированных склянок не подходит для корректного перехода с одной временной шкалы на другую. Рассматривая и оценивая продуктивность озера в целом, используя интегральные характеристики (суммируя или усредняя показания по каждому водному слою или за определённый промежуток времени), мы переходим с «малошкальной» шкалы на более крупную «мезошкальную», теряя в детальности рассмотрения. В.М. Хромовым и В.А. Семиным (1975; 1992) на примере Можайского водохранилища, нами на оз. Светлояр (Баянов и др., 2009) была показана необходимость большей детализации и точного количественного учёта хода продукционно-деструкционных процессов с применением приборов-самописцев, позволяющих регистрировать процессы в разное время суток и на разных горизонтах водной толщи.

Заметим, что как считают В.М. Носков, И. Д. Бессонов расчет испарения и потерь тепла при испарении для определения водного и теплового балансов в системе Росгидромета производится для слишком большого промежутка времени - месяца, и факторы, определяющие этот процесс, подвергаются значительному осреднению (2009). В данном случае также понижается детальность рассмотрения хода процессов и снижается точность расчетов.

Необходима регистрация на единых шкалах метеорологических, гидродинамических и гидробиологических параметров, что позволит детализировать изучение

экологических процессов и осуществлять переход с одной пространственно-временной шкалы на другую с высокой степенью точности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Роль заповедников в изучении водных экосистем достаточно велика и они должны быть включены в общую систему водного мониторинга России. Работы должны производиться по унифицированным методикам. Заказ на проведение лимнологического мониторинга должен исходить от Росгидромета. При проведении мониторинга важна возможность корректного перехода с одной временной или пространственной шкалы на другую.

2. Лимнологический мониторинг должен стать составной частью ведущихся в заповедниках Летописей природы. Данные по водным экосистемам должны лежать в основе характеристики того или иного года так же как и фенологические наблюдения за наземными экосистемами. При изучении водоёмов необходимо выделение этапов годового цикла, характеризующихся определенным сочетанием гидролого-гидрохимических характеристик. Описание каждого гидрологического сезона должно стать составной частью характеристики того или иного года.

3. Влияние карста на водные экосистемы сказывается на экосистемном, популя-циопном и организменном уровнях. Он определяет степень развития, и структурные особенности гидробиоценозов и темп индивидуального роста гидробионтов.

4. Водоёмы Нижегородского Заволжья были образованы как в результате деятельности ледниковых вод в перигляциальной зоне, так и в результате иных процессов геологической и иной природы. Более молодыми являются последние, за что свидетельствует состав населяющих их гидробионтов. Они же, как правило, обладают большими глубинами, гидрокарбонатнымн водами повышенной минерализации. Более древние озёра мелководны, маломинерализованы, химический состав их вод в значительной степени зависит от состава атмосферных осадков.

5. Палеолимнологические исследования на озере Светлояр позволили выявить основные этапы его лимногенеза: олиготрофное озеро, перерыв в осадконакоплении, низинное болото, относительно мелководное озеро и глубоководное озеро. С конца XX века имеет место снижение трофического статуса водоёма.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор благодарит за помощь, оказанную при организации полевых работ сотрудников и администрацию государственных природных заповедников «Пинеж-ский» и «Керженский» в лице директоров C.B. Ильина и E.H. Коршуновой, а также главу Администрации памятника природы «Озеро Светлояр» А.Б. Грозу. Кроме этого, за помощь в полевой работе автор благодарен O.A. Шитикову, Д.К. Иванову, Г.А. Скобелевой, П.Н. Ананьеву. За предоставленную возможность обработки накопленного полевого материала - директору Нижегородской лаборатории ФГБНУ Гос-НИОРХ Д.И Постнову

Глубокую признательность за ценные советы и замечания автор выражает научному консультанту д. г. н. наук H.H. Бобровицкой (ГГИ); за помощь в работе и конструктивное обсуждение результатов исследований - д.б.и., профессору М.А. Кузне-

цовой, доценту ННГУ им. Н.И. Лобачевского к.б.н. И.С. Макееву, всем членам Нижегородского отделения Гидробиологического общества РАН. За помощь в определении систематической принадлежности отдельных видов - с.н.с. Усть-Ленского заповедника E.H. Абрамовой. За приглашение ознакомиться с архивами СевНИОРХ -г.н.с. Института Биологии КНЦ РАН д.б.н. С.П. Китаеву. За содействие в организации и проведении палеолимнологических работ - зав. каф. географии Челябинского пединститута, В В. Дерягину, руководителю группы палеогеографии Института Озероведения РАН, с.н.с. к.г.н. Т.В. Сапелко и г.н.с. ИПЭЭ им. А Н. Северцова - д.б.н., профессору H.H. Смирнову и д.б.н. A.A. Котову.

Большое спасибо всем коллегам - соавторам публикаций.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Работы, опубликованные в eedyufuxрецензируемых научных журналах и изданиях,

рекомендованных ВАК

1. Баянов Н.Г. Озёра Пинежского заповедника // Известия РАН. Серия географическая. 1998. №2. С. 113-120.

2. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г. Зоопланктоценозы высокоминерализованных карстовых озер Пинежского заповедника (Архангельская область) // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Биология. Вып. 1, 1999. С. 29-39.

3.Кузнецова М.А., Баянов Н.Г. К проблеме классификации водных сообществ на примере зоопланктоценозов карстовых озёр Европейского Севера России // Экология.

2001. №4. С. 280-285.

4. Kuznetsova М.А., Bayanov N.G. On the classification of aquatic communities: An example of zooplanktonik zenoses of karst lakes in the north of European Russia // Russian Journal Ecol. 2001. № 4. P. 255-260.

5. Баянов Н.Г., Юлова Г А. К вопросу о происхождении и современном экологическом состоянии некоторых озёр Нижегородского Заволжья // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Биология. Вып. 1 (2).

2002. С. 91-102.

6.Баянов Н.Г. Озёра Пинежского заповедника // География и природные ресурсы. 2002. № 1. С. 84-89.

7. Баянов Н.Г. Предварительные результаты палеолимнологического изучения озера Светлояр и основные этапы его лимногенеза // Известия РГО. 2007. Т. 139. Вып. 5. С. 73-80.

8. Баянов Н.Г. Гидрохимические показатели оз. Светлояр и их межсезонная динамика //Известия РГО. 2008. Т. 140. Вып. С. 12-25.

9. Тарбеев М.Л., Шурганова Г.В., Баяпов Н.Г., Мастрюкова A.C. Современное состояние зоопланктона р. Кудьмы // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Биология. Ч. 2, № 2, 2010. С. 469-474.

10. Баянов Н.Г., Кривдина Т.В. Типология и свойства озёр Нижегородского Заволжья //Известия РАН. Серия географическая. № 5, 2011. С. 85-96.

11. Баянов Н.Г. Интенсивность продукционно-деструкционных процессов в старицах реки Керженец // Известия КГТУ. Серия "Биологические и сельскохозяйствен-

ные науки". Выпуск: Биология, экология и сельскохозяйственные науки. № 24, Калининград, 2012. С. 36-47.

12. Подшивалина В Н., Шевелева Н.Г., Баянов Н.Г. Биология и экология Holopedium gibberum Zaddach, 1855 (Branchiopoda: Cladocera: Ctenopoda) в Палеарктике // Гидробиологический журнал. Т. 48, № 4, 2012. С. 22-30.

13. Podshivalina V.N., Sheveleva N.G., Bayanov N.G. Biology and Ecology of Holopedium gibberum (Branchiopoda: Cladocera: Ctenopoda) in the Palearctic // Hydrobiological Journal. V. 48, № 6, 2012. P. 28-36.

14. Логинов В.В., Баянов Н.Г., Кривдина Т.В. Сезонная динамика хлорофилла а и каротиноидов оз. Светлояр и его трофический статус //Вода: химия и экология. №11, 2012. С. 60-66.

15. Баянов Н.Г., Кривдина Т.В. Межсезонная динамика гидролого-гидрохимических показателей реки и её стариц (на примере р. Керженец) // Известия РАН. Серия географическая. № 2, 2013. С. 52-67.

16. Сапелко Т.В., Смирнов Н.Н, Щерочиньска К., Хасанов Б.Ф., Баянов Н.Г., Кузнецов Д.Д., Антипушина Ж.А. История озера Глубокого (Московская область) по результатам анализа донных отложений //Доклады АН. Т. 450, № 3, 2013. С. 344-347.

17. Sapelko T.V., Smirnov N.N., Szeroczyska К., Khasanov B.F., Bayanov N.G., Kuznetsov D.D., Antipushina Zh. A. History of Lake Glubokoye (Moscow Region) from Lake Sediments // Doklady Earth Sciences. V. 450, № 1, 2013. P. 571-574.

18. Логинов B.B., Клевакин А. А., Морева O A., Тарбеев М.Л., Баянов Н.Г., Дар-сия Н.А. Морфологическая характеристика и питание девятииглой колюшки (Pimgi-tins pimgitias Linnaeus, 1758) бассейна Чебоксарского водохранилища // Российский журнал биологических инвазий. № 2, 2014. С. 96-109.

19. Loginov V.V., Klevakin A.A., Moreva О.A., Tarbeyev M.L., Bayanov N.G., Dar-sia N.A.. Morphoiogical Characteristics and Feeding of Nine-Spined Stickleback (Pungitius pungitius Linnaeus, 1758) in the basin of Cheboksary Reservoir // Russian Journal of Biological Invasions. V. 5, № 3, 2014. P. 186-193.

20. Bayanov N.G. Occurrence and Abundance Level of Kellicottia bostoniensis (Rousselet, 1908) in Lakes of the Nizhniy Novgorod region // Russian Journal of Biological Invasions. V. 5, №2, 2014. P. 111-114.

Статьи в рецензируемых журналах, тематических сборниках трудов и .материалах международных и всероссийских конференций, совещаний и съездов

1. Баянов Н.Г. Зоопланктон пинежских озёр // Краеведческие исследования в регионах России. Мат. Всес. научно-практ. конф., поев, столетию со дня рождения А.И. Куренцова, г. Орёл, 2-4 марта 1996. Орел, 1996. Ч. 1. С. 11-12.

2. Кузнецова М. А., Баянов Н.Г. Структурные характеристики планктоценозов и их связь с особенностями биотопа на примере северных озёр // Мат. VII-го съезда гидробиолог, общества РАН. Казань, 14-20 октября 1996 г. Казань, 1996. С. 33-35.

3. Баянов Н.Г. К вопросу о проведении лимнологических исследований в заповедниках // Проблемы сохранения и оценки состояния природных комплексов и объектов: Мат. научно-практ. конф., поев. 70-летию Воронежского биосферного гос. заповедника. Ст. Графская, 8-11 сент. 1997 г. . Воронеж, 1997. С. 30-31.

4. Баянов Н.Г., Кузнецова М.А. Гидробиологическая характеристика озер Пинежского заповедника // Наземные и водные экосистемы. Нижний Новгород. 1997. С. 57-62.

5. Баянов Н.Г. Экологическая характеристика зоопланктона озер Пинежского заповедника // Регуляция и управление в биосистемах. Тр. биолог, факультета Нижегородского госуниверситета имени Н И. Лобачевского. Сб. работ молодых учёных. Н. Новгород, 1998. С. 15-21.

6. Баянов Н.Г., Фролова Е.А. Особенности развития и структуры бентосных сообществ гидрокарбонатных и сульфатных озёр Пинежского заповедника // Вопросы биоценологии. Саратов, 1998. С. 25-35.

7. Баянов Н.Г., Фролова Е.А. Бентос озёр Пинежского заповедника // Роль охоронюваних природних територш у збереженш бюр1зномашття (Мат. конф., присвячено1 75-pi44ro Кашвського природного запов1дника, м. Каш в, 8-10 вересня 1998 р. Кашв, 1998. С. 151-153.

8. Баянов Н.Г. Организация биолимнологического мониторинга в заповедниках Средней Волги. Цели, подходы и методические аспекты // Науч. тр. гос. природ, заповедника "Присурский". Т. I. Чебоксары-Атрат, 1999. С. 19-25.

9. Баянов Н.Г. Некоторые сведения по изучению карстовых озер Беломорско-Кулойского плато // Проблемы охраны и изучения природной среды Русского Севера. Мат. научно-практ. конф., поев. 25-летию ГПЗ "Пинежский". Пинега. 1999. С. 97-100.

10. Баянов Н.Г. Коловратки (Rotifera) озер Керженского заповедника // Экологические проблемы и пути их решения в зоне Среднего Поволжья. Мат. Всерос. науч. конф., г. Саранск 27-30 сент. 1999 г. Саранск. 1999. С. 13-16.

11. Баянов Н.Г., Кузнецова М.А. Карстовые озера Пинежского заповедника -уникальные объекты природы // Мат. П (XXV) Международ, конф. "Биолог, ресурсы Белого моря и внутр. водоёмов Европейского Севера". Петрозаводск, 22-26.11.99. Петрозаводск. 1999. С. 316-319.

12. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г. Анализ природы сообществ на примере зоопланктоценозов озёр Пинежского заповедника // Мат. II (XXV) Международ, конф. "Биолог, ресурсы Белого моря и внутр. водоёмов Европейского Севера". Петрозаводск, 22-26.11.99. Петрозаводск. 1999. С. 31-34.

13. Фролова Е.А., Баянов Н.Г. Первые результаты инвентаризации фауны водных беспозвоночных заповедника «Керженский» // Мат. научно-практ. конф., г. Чебоксары, 23-25 мая 2000 г. "Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия". Чебоксары-Казань. 2000. С. 226-227.

14. Баянов Н.Г. Озёра // Структура и динамика природных компонентов Пинежского заповедника (северная тайга ЕТР, Архангельская область). Биоразнообразие и георазнообразие в карстовых областей. Архангельск. 2000. С. 47-56.

15. Фролова Е.А., Федоров Д.В., Баянов П.Г. Водные жесткокрылые (Coleóptera) Керженского заповедника // Чтения памяти проф. В. В. Станчинского. Вып. 3. Смоленск. 2000. С. 34-39.

16. Фролова Е.А., Федоров Д.В., Баянов Н.Г. О фауне водных жесткокрылых (Coleóptera) Керженского заповедника // Биологическое разнообразие заповедных территорий: Оценка, охрана, мониторинг. М.-Самара, 2000. С. 276-280.

17. Bayanov N.G., Kuznetzova M. A. Approach to classification of Zooplankton communities of karst lakes of European North Russia // Biodiversity and dynamics of ecosystems in North Eurasia. Water ecosystems of North Eurasia. V. 5, P. 1. Novosibirsk, 2000. P. 58-60.

18. Баянов Н.Г. Зоопланктон и бентос озёр // Структура и динамика природных компонентов Пинежского заповедника (северная тайга ЕТР, Архангельская область). Биоразнообразие и георазнообразие в карстовых областей. Архангельск, 2000. С. 113-128.

19. Баянов Н.Г. Гидробионты // Структура и динамика природных компонентов Пинежского заповедника (северная тайга ЕТР, Архангельская область). Биоразнообразие и георазнообразие в карстовых областей. Архангельск, 2000. С. 255-259.

20. Манкиш В.Д., Баянов Н.Г. Гидрологический и гидрохимический режим реки Керженец и её притоков в среднем и нижнем течении // Природные условия Керженского заповедника и некоторые аспекты охраны природы Нижегородской области / Труды Государственного природного заповедника «Керженский». Т. 1. Нижний Новгород, 2001. С. 79-108.

21. Баянов Н.Г., Фролова Е.А. Фауна гидробиоитов Керженского заповедника // Природные условия Керженского заповедника и некоторые аспекты охраны природы Нижегородской области // Тр. Гос. природ, заповедника «Керженский». Т. 1. Н. Новгород, 2001. С. 251-286.

22. Баянов Н.Г. Комплекс реликтовых лнмнических ракообразных озёр области четвертичных оледенений // Красная Книга Нижегородской области. Т. 1. Животные. Н. Новгород, 2002. С. 307-309.

23.Баянов Н.Г. Зоопланктон заволжских озёр Нижегородской области //Мат. по фауне Нижегородского Заволжья / Тр. Гос. природ, заповедника «Керженский». Т. 2. Н. Новгород, 2002. С. 48-65.

24. Баянов Н.Г., Фролова Е.А. Состав и структура зооперифитона рек Керженец и Вишни // Мат. по фауне Нижегородского Заволжья / Тр. Гос. природ, заповедника «Керженский». Т. 2. Н. Новгород, 2002. С. 65-76.

25. Ануфриев Г. А., Баянов Н.Г. Фауна беспозвоночных Керженского заповедника по результатам исследований 1993-2001 годов // Мат. по фауне Нижегородского Заволжья / Тр. Гос. природ, заповедника «Керженский». Т. 2. Н. Новгород, 2002. С. 125-285.

26. Баянов Н.Г. Экологическое состояние озера Светлояр. Предложения по уменьшению антропогенной нагрузки современными архитектурно-строительными методами // Мат. международ, форума «Великие реки-2002». Н. Новгород, 2002. С. 99.

27. Баянов Н.Г., Залозных Д.В. Питание окуня озера Першковское // Биологические науки Казахстана. 2003. JVs 1. С. 22-27.

28. Баянов Н.Г., Гроза А.Б. Организация наблюдений и охраны оз. Светлояр -памятника природы федерального значения Нижегородской области // Мат. международ, конф. "Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана", г. Тольятти, Россия (21-24 сентября 2004 г.). Тольятти, 2004. С. 21-22.

29. Федоровский Д.Н., Баянов HJ., Фролова Е.А. Оценка состояния экосистемы по зоопланктону и анализ питания палии Salvelinus lepechini (Gmelin,

1788) оз. Комсозеро (Кольский полуостров) // Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Мат. международ, конф. Апатиты, 2004. Часть 1. С. 82.

30. Баянов Н.Г. Гидробиологический мониторинг водоёмов Пинежского заповедника // Выборочные мат-лы семинара «Летопись природы Пинежского заповедника: история, современное состояние и перспективы мониторинга природного комплекса». Пинега, 17-20 августа 2004 г. Архангельск, 2004. С. 20-25.

31. Баянов Н.Г., Макеев И.С. Исследование продукционно-деструкционных процессов в связи с оценкой экологического состояния озер г. Нижний Новгород // Мат. международной конф. «Первичная продукция водных экосистем». Борок, 11-16 октября 2004 г. Борок, 2004. С. 10-11.

32. Баянов Н.Г., Залозных Д.В. Рост щуки озера Першковское (Пинежский заповедник, Архангельская область) // Сб. мат. IV (XXVII) Международной конф. «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоёмов Европейского Севера», поев, памяти Л.А. Жакова (1923-2005). 4.1. Вологда, 2005. С. 45-47.

33. Баянов Н.Г. Характеристика сезонов и лет наблюдений по данным гидромониторинга на реках Керженского заповедника // Труды ГПБЗ «Керженский». 2006. Т.З. С. 28-45.

34. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г., Лаврова Т.В. Классические типы озёр с позиции представления о сукцессии // Мат. Ш Международ науч. конф.: Озерные экосистемы: Биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды. Сентябрь 2007 г., Минск. Минск, 2007. С. 24-25.

35. Баянов Н.Г. Линейный и весовой рост окуня (Perca jluviatilis L.) в сульфатных и гидрокарбонатных озерах Пинежского заповедника // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. Современное состояние, проблемы охраны и рационального использования биоресурсов пресноводных водоёмов. Т. VI, СПб., ГосНИОРХ, 2007. С. 167-175.

36. Фридман Б.И., Баянов Н.Г., Киселев А.К. Озеро Светлояр. Прошлое и настоящее//Геологическое образование средствами музея. Н. Новгород, 2007. С. 166-170.

37. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г., Лаврова ТВ. Классические типы озёр с позиции представления о сукцессии // Мат. III Международ, науч. конф.: «Озерные экосистемы: Биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды», Минск - Нарочь, 17-22 сентября 2007 г. Минск, 2007. С. 24-25.

38. Баянов Н.Г. Роль заповедников России в изучении водных экосистем и лимнологический мониторинг на заповедных территориях // Мат. Всеросс. конф. с межд. уч. «Водные и наземные экосистемы: проблемы и перспективы исследований». Вологда, 24-28 ноября 2008 г. Вологда, 2008. С. 279-283.

39. Баянов Н.Г. Сообщества перифитона как перспективные объекты мониторинга в заповедниках России // Мат. международной научно-практической конф. «Перифитон и обрастание: теория и практика», Санкт-Петербург, 22-25 октября 2008 г. СПб., 2008. С. 179-181.

40. Баянов Н.Г., Минин А.Е. Некоторые проблемы Чебоксарского водохранилища и его водосбора // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов (в двух томах). T.I. Гидро- и геодинамические процессы. Химический состав и качество воды. Труды науч. практ. конф. (26-28 мая 2009 г., Пермь). Пермь, 2009. С. 18-21.

41. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г., Баженова Л. В. Тенденции в изменениях структурных и функциональных характеристик зоопланктонного сообщества оз.

Светлояр за тридцатилетний период (1972-2002 гг.) // Вестник Мордовского университета. Сер. «Биолог, науки», № 1, Саранск, 2010. С. 180-184.

42. Фролова Е.А., Баянов Н.Г. Обзор фауны водных беспозвоночных (бентоса, мейобентоса и нейстона) Нижегородской области и сопредельных регионов // Вестник Мордовского университета. Серия «Биолог, науки», № 1, Саранск, 2010. С. 33-41.

43. Фридман Б.И., Баянов Н.Г. Светлояр в системе школьного географического образования // Геология, геоэкология, эволюционная география. Сб. науч. тр. Под ред. Е.М. Нестерова. Вып. X, СПб., 2010. С. 308-314.

44. Фридман Б.И., Баянов Н.Г. Светлояр и его происхождение как научно-познавательная и образовательная проблема // Актуальные проблемы современной географии: научные и образовательные аспекты. Сб. науч. статей. Н. Новгород, 2010. С. 93-103.

45. Баянов Н.Г. Об уточнении видовой принадлежности Heterocope (Arthropoda, Crustacea, Copepoda, Calaniformes, Temoridae) озёр Нижегородского Заволжья // Редкие виды живых организмов Нижегородской области. Сб. рабочих материалов Комиссии по Красной книге Нижегородской области. Вып. 3, Н. Новгород, 2011. С. 100-101.

46. Баянов Н.Г., Кривдина Т.В., Воденеева E.JL, Тарбеев M.JL, Фролова Е.А., Морева О.А. Устьевой участок р. Суры: состояние и перспективы // Чистая вода: проблемы и решения. № 3-4, 2011. С. 84-92.

47. Баянов Н.Г. Трофический статус и экологическое состояние некоторых озер Челябинской области //Проблемы географии Урала и сопредельных территорий: мат-лы II Всероссийской науч.-практ. конф. с международ, участием, 22-25 мая 2012 г. Челябинск, «Край Ра», 2012. С. 60-67.

48. Сапелко Т В., Кузнецов Д.Д., Наумснко М.А., Баянов Н.Г. К вопросу о происхождении озёр средней полосы России // VHI Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода: «Фундаментальные проблемы квартера, итоги изучения и основные направления дальнейших исследований». Ростов-на-Дону 10—15 июня 2013 г. Сборник статей. Ростов-на-Дону, ЮНЦ РАН, 2013. С. 561-563.

49. Баянов Н.Г., Кривдина Т В., Логинов В.В. Озёра юго-запада Нижегородской области // Труды Мордовского государственного природного заповедника им. П.Г. Смидовича. Вып. XII, 2014. С. 241-263.

50. Баянов Н.Г., Кораблева О.В. Характеристика гидрологического года в Керженском заповеднике: методические подходы // Труды Государственного природного биосферного заповедника «Керженский». Т. 6, Н. Новгород, 2014. С. 55-64.

51. Баянов Н.Г. Лимнологические наблюдения как составная часть работ по Летописи природы в российских заповедниках // Эколого-географические исследования природных объектов России и сопредельных государств: Мат. всеросс. (с международ. участием) конф. Саранск, 2014. С. 11-17.

Тезисы докладов

1. Фролова Е.А., Федоров Д.В., Баянов Н.Г. Первые результаты инвентаризации фауны водных жесткокрылых Керженского заповедника // Тез. Международ, науч. конф. «Изучение и охрана биологического разнообразия природных ландшафтов Русской равнины». Пенза, 1999. С. 287-290.

2. Баянов Н.Г. К программе лимнологического мониторинга в Пинежском заповеднике // Актуальные экологические проблемы республики Татарстан. Тез. докл. Ш республ. науч. конф. Казань, 1997. С. 282-283.

3. Федоровский Д.Н., Баянов Н.Г., Стрелков А.В. Радиоэкологический контроль территории заповедника «Керженский» // Тез. докл. научно-техн. конф. профессор.-препод. состава, докторантов, аспирантов и студентов «Архитектура и строи-тельство-2000». Исследования по рациональному использованию природных ресурсов. И. Новгород, 2000. Ч. 6. С. 43.

4. Баянов Н.Г. Гидробиологические особенности карстовых озер Пинежского заповедника // Тез. докл. VIII Съезда Гидробиологического Общества РАН. Калининград, 16-23 сентября 2001 г. Т. I. Калининград, 2001. С. 217-218.

5. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г. Многолетние изменения структуры зоопланктона озёр Пинежского заповедника (Архангельская область) // Тез. докл. П Международ. конф. «Разнообразие беспозвоночных животных на Севере», г. Сыктывкар 17-22 марта 2003 г. Сыктывкар, 2003. С. 39.

6. Баянов Н.Г. О находках ледниковых реликтов в пещерах Беломорско-Кулойского плато // Тез. докл. П Международ, конф. «Разнообразие беспозвоночных животных на Севере», г. Сыктывкар 17-22 марта 2003 г. Сыктывкар, 2003. С. 6-7.

7. Баянов Н.Г. Использование комплекса гидрологических и гидрохимических показателей для выделения фаз гидрологического режима // Тез. докл. VI Всероссийского гидрологического съезда, С.-Петербург 28 сент.-1 окт. 2004 г. Секция 1. Состояние и перспективы развития систем гидрологических наблюдений и информационное обеспечение потребителей. СПб., 2004. С. 77-79.

8. Антонов О.М., Павлов М.В., Палагушкина О.В , Деревенская О.Ю., Баянов Н.Г. Оценка антропогенного воздействия на окружающую среду Чувашской республики и республики Марий Эл за последние сотни лет на основе изучения донных осадков озёр и водохранилищ // Экологическое состояние континентальных водоёмов Арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий: Тез. докл. Международ, науч. конф. (г. Архангельск, 21-25 июня 2005 г.). СПб., 2005. С. 8.

9. Баянов Н.Г. Видовой состав, структура и уровень развития зимних зоо-планктонных сообществ озёр Пинежского заповедника // Экологическое состояние континентальных водоёмов Арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий: Тез. докл. Международ, науч. конф. (г. Архангельск, 21-25 июня 2005 г.). СПб., 2005. С. 10.

Ю.Баянов Н.Г., Клевакин А.А. Особенности питания рыб-вселенцев в Чебоксарском водохранилище // Чужеродные виды в Голарктике (Борок-2). Тез. докл. Второго международного Симпозиума по изучению инвазионных видов Борок Ярославской обл., Россия 27.09-1.10.05. Рыбинск-Борок. 2005. С. 137-138.

11. Кузнецова М.А., Лаврова Т В., Баянов Н.Г. К проблеме деэвтрофикации озёр // Тез. докл. IX Съезда Гидробиолог, общества РАН, Тольятти, 18-22 сентября 2006 г. Т. I. Тольятти. 2006. С. 249.

12. Сапелко Т.В., Баянов Н.Г. Палеолимнологическое исследование озера Свет-лояр // IV Международ, науч. конф. «Теоретические и прикладные аспекты современной лимнологии». 10-13 ноября 2009 г., Минск, Беларусь. Тез. докл. Минск, 2009. С. 48-50.

13.Frolova E.A., Bayanov N.G. Some data on a feeding of Starry goby Benthophilus stellatus Sauvage, 1874 in the Cheboksary reservoir // The III International Symposium «INVASION OF ALIEN SPECIES IN HOLARTIC. BOROK - 3». Programme and Book of Abstracts. October 5th-9th 2010, Borok - Myshkin, Yaroslavl District, Russia. 2010. Borok - Myshkin, 2010. P. 45-46.

14. Bayanov N.G. Occurrence and abundance level of Kellicottia bostoniensis (Rousselet, 1908) in lakes of the Nizhniy Novgorod region // Programme & Book of abstracts. The IV International Symposium Invasion of alien species in Holarctic (Borok - 4). Borok, 2013. P. 40.

Коллективные монографии

1. Структура и динамнка природных компонентов Пинежского заповедника (северная тайга ЕТР, Архангельская область). Биоразнообразис и георазнообразие карстовых областей / Отв. ред.: JT.B. Пучннна, С.В. Горячкин, М.В. Глазов, A.M. Рыков, С.Ю. Рыкова. Архангельск. 2000. 268 с.

2. Кузнецова М.А., Баянов Н.Г, Лаврова Т В. Концепция сукцессии в приложении к озёрным экосистемам. Сукцессия, эвтрофикация и лимногенез. Саарбрюкен, LAP Lambert Academic Publishing, 2012. 145 с.

Депонированные статьи

1. Баянов Н.Г. Физико-географическая и гидрохимическая характеристики озёр Пинежского заповедника // Деп. в ОНП НПЭЦ «Верас-Эко» и ИЗ АН Беларуси. 11.10.1994. 09-51. 1994. №440. 14 с.

2. Баянов Н.Г. Видовой состав зоопланктона озёр Пинежского заповедника // Деп. в ОНП НПЭЦ «Верас-Эко» и ИЗ АН Беларуси. 11.10.1994. 09-91. № 440. Минск, 1994. 9 с.

3. Баянов Н.Г. Зоопланктоценозы озёр Пинежского заповедника // Деп. Научно-исследовательской лабораторией «Денаст» ЗИН АН Беларуси. 06.02.1995. 11-07. № 462. Минск, 1995. 21 с.

Научно-популярная книга

Баянов Н.Г., Никишин В.И. Светлояр. По следам былых экспедиций. Научно-популярная книга для краеведов, учителей, школьников и всех, кто интересуется природой и историей родного края. Н. Новгород, 2005. 152 с.

Патент на полезную модель

Савельев В. Ю., Востоков А. В , Логинов В. В., Баянов Н.Г. Патент на полезную модель № 94335. Погружной зонд для определения гидрофизических и гидрохимических параметров воды в водоёмах // Опубликовано: 20.05.2010 Бюлл. № 14.

Отпечатано: ЗАО «Нижегородская радиолаборатория», ИНН 5260946720,Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 60-46. Заказ №100531 от 18.02.2015. Тираж 100 экз.