Выявление степени воздействия Читинской ТЭЦ-1 на оз. Кенон.

Существует еще возможность  подавления массового развития фитопланктона  с помощыо определенных вирусов. Однако наиболее целесообразным мероприятием является заселение водохранилища-охладителя растительноядными рыбами-планктонофагами, например дальневосточными растительноядными  рыбами к ним относятся белый  амур, белый и пестрый толстолобик.

Во взрослом состоянии белый  толстолобик питается представителями  всех групп пресноводного фитопланктона, в том числе и синезелеными водорослями, признававшимися ранее  трофическим тупиком ( см. Вовк, Стеценко, 1985).

Благоприятной для питания толстолоба является температура 26 – 30 BС. Суточный рацион его составляет около 20 % общей массы тела. При этом биомасса фитопланктона не должна быть ниже 8 – 10 мг/л. Снижение температуры воды на 8 – 10 BС сопровождается резким уменьшением интенсивности питания.

Растительноядные рыбы отличаются высоким пищевыми и вкусовыми  качествами, что позволяет развернуть широкое промышленное применение в  водоемах рыбохозяйственного значения, а также и в водоемах-охладителях, так как они являются весьма эффективными биологическими мелиораторами.

За последние два десятилетия  широкое распространение получили следующие меры по снижению «цветения» воды ( с помощь макрофитов) и регулирования  потока биогенов (с применение гипотезы трофического каскада - биоманипуляция «top-down»).

4.2 Гипотеза трофического каскада  – биоманипуляция

«top-down»

 

Считается, что усиление пресса хищных рыб приводит к снижению численности  рыб-планктофагов, что в свою очередь  приводит к увеличению численности  крупных дафний-альгофагов, снижающих  биомассу фитопланктона в водоеме (рис. 9.).

Эта простая логика была с энтузиазмом  воспринята широкими кругами лимнологов и менеджерами природоохранных  учреждений, что способствовало проведению большого числа крупномасштабных экспериментов  на различных водоемах (см. Гладышев, 2001).

Каскадная гипотеза подтверждалась в  многочисленных экспериментах с  искусственно выделенными участками  экосистем – мезокосмами, или  отгороженными участками. Например, в мезокосмах, установленных в  эвтрофном датском озере, из которых  были удалены все рыбы, биомасса кладоцер была выше, а биомасса фитопланктона  – ниже, чем в мезокосмах, содержащих рыбу. Однако необходимо особо подчеркнуть, что основные эксперименты по биоманипуляции проводились именно в масштабе всего  водоема. Хотя эксперименты с мезокосмами (микроэкосистемами) – важный инструмент научного исследования, интерпретация  их результатов имеет жесткие  ограничения. Одно из наиболее важных ограничений – невозможность  масштабирования, т.е. целостного переноса динамики процессов и явлений, наблюдавшихся  в экспериментальной экосистеме, на реальный природный водоем. Например, при проведении биоманинуляции в  нескольких американских озерах 23 из 60 экспериментов в отгороженных участках и в целом озере дали прямо  противоположные результаты.

 

 

 

 

Биоманипуляции «top-down»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Гипотеза трофического каскада  – биоманипуляции «top-down»

 

Таким образом, экстраполяция кратковременных  экспериментов с отгороженными  участками на динамику целого озера  приводит к очень большим ошибкам. Теорию масштабирования экспериментов  в микроэкосистемах предстоит разработать. Для предсказания динамики целостной  экосистемы нужно проводить эксперименты в масштабе целого озера. Именно крупномасштабность экспериментов по биоманипуляции придает  им не только практическое, но и большое  научное значение.

Технически биоманипуляция "top-down" заключается в снижении биомассы планктоядиых, преимущественно карповых, рыб и повышении биомассы хищников. Это можно достичь следующими способами (см. Гладышев, 2001):

• в небольших прудах рыбы изымаются при полном осушении ;
• в более крупных прудах, водохранилищах и озерах применяются ихтиоциды, чаще всего ротенон ;
• в больших водоемах - активный лов (траление). Часто при тралении планктофаги изымаются, а хищные виды выпускаются обратно в водоем ;
• иногда водоем просто зарыбляется дополнительным количеством хищных видов. Мальки хищных видов могут дополнительно вселяться и после траления или применения ихтиоцидов.

Во многих случаях биоманипуляция приводила к восстановлению качества воды: биомасса синезеленых снижалась, они переставали доминировать в  фитопланктонном комплексе, прозрачность воды повышалась до нескольких метров. Например, в оз. Собигард изменение  внешней фосфорной нагрузки никак  не влияло на биомассу фитопланктона, тогда как изменение численности  рыб эффективно влияло на обилие микроводорослей, прозрачность, рН и концентрацию азота и фосфора в полном соответствии с гипотезой трофического каскада. В оз. Финьясьен, где очистка стоков и удаление донных отложений также не дало эффекта, после редукции карповых рыб возросла биомасса крупных дафний, интенсивность «цветения» резко снизилась, вместо синезеленых в фитопланктоне доминировали диатомеи и криптомонады. В оз. Весиярве, где «цветения» воды продолжалось, несмотря на снижение внешней фосфорной нагрузки, после изъятия плотвы и корюшки в количестве – 40 т/км² синезеленые перестали доминировать, их биомасса снизилась с 1,5 – 2 г/м³ до 0,1 – 0,4 г/м³. В небольших мелководных голландских и датских озерах изъятие планктоноядных рыб приводило к улучшению качества воды (снижению концентрации хлорофилла и увеличению прозрачности) даже при высоких концентрациях фосфора и азота.

Следует отметить, что понятие «успешная  биоманипуляция» качественно совпадает фактически у всех авторов: это снижение биомассы и (или) доли синезеленых водорослей и повышение прозрачности воды. Различия имеются лишь в количественных оценках. Так, для гипертрофных систем успехом считается снижение концентрации хлорофилла a с >150 до 50 мкг/л, тогда как в водоемах меньшей трофности достаточно снижение концентраций с 8 до 2 мкг/л. Другие авторы полагают, что количественные критерии успешной биоманипуляции еще предстоит вывести, и предлагают считать пороговой концентрацию хлорофилла 6 – 8 мкг/л.

Однако наряду с успешными результатами биоманипуляции «top-down» экспериментаторы сталкивались и с отсутствием желаемого эффекта.  Так Де Мело с соавторами проанализировали результаты 44 независимых экспериментов по биоманипуляции, опубликованных в 1961-1969 гг., и выяснили, что только в 20% случаев увеличение пресса хищных рыб и изъятие рыб-планктофагов приводило к уменьшению биомассы водорослей. Информация о неэффективности биоманипуляций появлялась в литературе и в более поздний период. Например, и водохранилище Рымов (Чехия) при снижении биомассы рыб с 60 до 10 – 35 т/км² возросла доля крупных дафний, но концентрация хлорофилла не снизилась. В олиготрофном канадском озере интродукция щуки и элиминация мелких карповых никак не отразились на биомассе фитопланктона. Не было явного влияния биомассы рыб на зоо - и фитопланктон в некоторых эвтрофных и мезотрофных финских озерах.

Необходимо отметить, что в ряде случаев, когда биоманипуляция оказывалась  успешной, динамика компонентов экосистемы не соответствовала гипотезе трофического каскада.

Таким образом, после экспериментальной  проверки стало очевидным, что гипотеза трофического каскада (теория биоманипуляции "top-down") требует дальнейшего развития. Вероятно, необходима трансформация базовой упрощенной линейной схемы в более сложную сеть взаимодействий характерных для экосистем природных водоемов (см. Гладышев, 2001).

 

4.3 Биомодульное применение макрофитного  способа

 

Макрофиты – это водные растения, имеющие корни и жесткие клеточные  стенки; они могут быть погруженными или плавающими. Макрофиты находятся  в начальной стадии в литоральной  зоне озер, окаймляя в основном получающие солнечный свет донные отложения. Многим из этих растений необходим субстрат для закрепления, солнечный свет и наличие биогенных веществ, поэтому наиболее плотно они растут на мелководных склонах, где накапливаются  отложения и большие площади  освещаются солнечным светом.

Интенсивно развиваясь и образуя  большую биомассу, водные растения подавляют развитие фитопланктона, конкурируя с ними из-за света, биогенных  элементов и углекислоты. Кроме  того, экспериментально установлено, что  водные экстракты стебля и корневищ таких макрофитов как рогоз и  тростник обладают высокой альгицидной  активностью по отношению к микроцистису синевато-зеленому (Microcystis aeruginoza) (Мережко, Кузьменко, Величко, 1971).

Таким образом, высшая водная растительность играет положительную роль в формировании качества воды. Поглощая значительное количество биогенных элементов  и способствуя этим снижению уровня евтрофирования водоемов, они выполняют  роль биофильтров, усваивают и перерабатывают различные ядохимикаты, фенолы, способствуют осаждению взвешенных и органических веществ, попадающих в водоем с площади  водосбора, насыщают воду кислородом, создают благоприятные условия  для нереста рыб и нагула молоди (см. Сиренко, Гавриленко, 1978).

В условиях низких скоростей движения воды опадающая листва макрофитов накапливается  вокруг их корней, создавая богатые  органическим веществом донные отложения, которые вносят значительный вклад  в формирование первичной продукции  в мелководных озерах, особенно среди  других макрофитов, и поэтому макрофиты  являются одним из факторов ускорения эвтрофирования водоемов. Рост макрофитов лимитируется доступностью биогенных веществ, а рост погруженных макрофитов и мутностью вод. Хотя макрофиты способны усваивать фосфор через листья при высокой концентрации фосфатов в окружающей среде, наиболее обычным способом потребления ими фосфора является прямая абсорбция фосфатов из грунта (см. Б. Хендерсон-Селлерс, Маркленд, 1990).

Рост макрофитов часто быстро увеличивается  после завершения цветения водорослей. Это обусловлено большим возрастанием содержания органического вещества в донных отложениях, что в свою очередь увеличивает доступность  биогенных веществ.

Макрофиты почти полностью утилизируют  аллохтонные органические и биогенные  вещества в воде, проходящей сквозь густые заросли растительности (см. Эдельштейн К.К., 1998). Особенно важна  при этом роль эпифитных водорослей-обрастателей, обитающих на подводных стеблях  и листьях макрофитов (суммарная  площадь их поверхности в десятки  раз больше площади расположенного под ними дна). Эпифиты способны извлекать  биогенные вещества не только из воды, но и из ткани макрофита-хозяина (до 60 % требующего им фосфора). Подавление фитопланктона макрофитным способом происходит не только из-за затенения, но и по причине конкуренции.

Кроме того, погруженные и полупогруженные  макрофиты изымают из воды и накапливают  железо и марганец (Берман, Илзинь, 1981).

Высшая водная растительность способна снижать численность синезеленых  водорослей и в первую очередь  в небольших водоемах, подверженных «цветению» в результате евтрофирования. Однако для эффективного использования  их в качестве биофильтров и для  удаления из водоема биогенных и  органических веществ необходимо убирать  фитомассу. Если ее оставлять в водоеме  после отмирания и разложения, то будет происходить весьма существенное накопление воды органическими и  биогенными веществами, илонакопление, что окажет стимулирующее действие на «цветение» воды и будет способствовать усилению евтрофирования.

 

4. Водоохранные зоны и режим их использования

 

По данным Дочернего предприятия ФГУП РосНИИВХ Федерального государственного унитарного предприятия «Восточный научно-исследовательский  институт комплексного использования  и охраны водных ресурсов при Читинском  государственном университете»  водоохранной зоной оз. Кенон является территория, примыкающая к его акватории и к руслам p. Кадалинка, руч. Ивановский и руч. Застепинский, а также вдоль мелких ключей, впадающих в них. В ее пределах устанавливается специальный режим хозяйственной и иных видов деятельности с целью предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных ресурсов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира.

Соблюдение  специального режима на территории водоохранной зоны является составной частью комплекса  природоохранных мер по улучшению  гидрологического, гидрохимического, гидробиологического, санитарного  и экологического состояния оз. Кенон  и благоустройству его прибрежных территорий.

В пределах водоохранной зоны устанавливаются  прибрежные защитные полосы, на территориях  которых вводятся дополнительные ограничения  природопользования.

Ширина  водоохранной зоны оз. Кенон устанавливается от его среднемноголетнего уреза воды в летний период и составляет 500 м. Ширина водоохранных зон p. Кадалинка, руч. Ивановский и руч. Застепинский составляет 100 м от бровок их русел, а вдоль мелких ключей, впадающих в них - 50 м. Размеры и границы водоохранных зон на территории г. Читы устанавливается исходя из конкретных условий планировки и застройки в соответствии с утвержденным генеральным планом.

Ширина  прибрежных защитных полос для оз. Кенон и его притоков устанавливается  в размерах от 35 до 100 м в зависимости  от направления использования прилегающих  территорий и крутизны их склонов.

Границы водоохранных зон и прибрежных защитных полос уточняются в проектах водоохранных зон.

Границы прибрежных защитных полос, определенных проектом водоохранных зон, закрепляются на местности водоохранными знаками  установленного образца.

Об установлении границ водоохранных зон, прибрежных защитных полос и режима ведения хозяйственной  и иной деятельности в их пределах население информируется в установленном  порядке.

В пределах водоохранных зон запрещаются:

1. проведение авиационно-химических работ;
2. применение химических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками;
3. использование навозных стоков для удобрения почв;
4. размещение складов ядохимикатов, минеральных удобрений и горючесмазочных материалов, площадок для заправки аппаратуры ядохимикатами, животноводческих комплексов и ферм, мест складирования и захоронения промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов, кладбищ и скотомогильников, накопителей сточных вод;
5. складирование навоза и мусора;
6. заправка топливом, мойка и ремонт автомобилей и других машин и механизмов;
7. размещение дачных и садово-огородных участков при ширине водоохранных зон менее 100 метров и крутизне склонов прилегающих территорий более 3 градусов;
8. размещение стоянок транспортных средств, в том числе на территориях дачных и садово-огородных участков;
9. проведение рубок главного пользования;
10. проведение без согласования с бассейновыми и другими территориальными органами управления использованием и охраной водного фонда Министерства природных ресурсов Российской Федерации строительства и реконструкции зданий, сооружений, коммуникаций и других объектов, а также работ по добыче полезных ископаемых, землеройных и других работ.