Комплексная экологическая характеристика биоты и пути поддержания устойчивости ихтиоценоза пензенского водохранилища
На правах рукописи
Янкин Антон Вячеславович
Комплексная экологическая характеристика БИОТЫ
и пути поддержания устойчивости ИХТИОЦЕНОЗА
Пензенского водохранилища
03.00.16 – экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Саратов – 2008
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный педагогический университет имени В.Г. Белинского» на кафедре зоологии и экологии
Научный руководитель – доктор биологических наук, профессор
Ильин Владимир Юрьевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Завьялов Евгений Владимирович
доктор биологических наук, профессор
Кузнецов Вячеслав Александрович
Ведущая организация – Саратовский филиал Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
Защита состоится « 6 » февраля 2009 г. в 1200 на заседании диссертационного совета Д.212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, учебный корпус № 5, аудитория 61, факс (8452) 511635, e-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке имени В.А. Артисевич ГОУ ВПО «Саратовский ГУ».
Автореферат разослан « 30 » декабря 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Невский С.А.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. В последние годы в фауне рыбообразных и рыб отдельных регионов европейской части страны отмечаются значительные изменения, связанные с одной стороны с сокращением разнообразия аборигенных видов и инвазией чужеродных форм, а с другой с обмелением малых водотоков, зарегулированием стока средних и крупных рек, эвтрофикацией, токсикацией и термофикацией водоемов. Наблюдается деградация и упрощение биоты, сокращение числа биотопов. Указанные процессы приводят к нарушениям структуры и функционирования пресноводных экосистем, сообществ и популяций многих видов гидробионтов, включая рыб (Шатуновский, 1997; Левич и др., 2004; Шашуловский, 2006).
Водохранилища – пример искусственно созданной человеком экологической системы. Они являются удобной моделью для изучения механизмов, обеспечивающих устойчивость сообществ организмов в условиях трансформации природных комплексов. Формирование искусственных водоемов приводит к кардинальной перестройке речного ихтиоценоза. Смена реофильного комплекса на лимнофильный сопровождается сокращением видового разнообразия и резким снижением численности ценных видов рыб. Реофильные формы перемещаются в протоки и в водохранилищах практически не встречаются.
Уже в середине 1980-х гг. было отмечено, что под действием комплекса антропогенных факторов (изменение гидрологического режима, загрязнение, эвтрофирование и др.) в эволюции многих равнинных водохранилищ Восточной Европы, в том числе Куйбышевского и Саратовского, происходит процесс дестабилизации их экосистем (Кузнецов, 1991, 2001; Розенберг, Краснощеков, 1996; Евланов и др., 1996). Основными показателями разбалансировки природных комплексов являются изменение видового состава гидробионтов, численности популяций отдельных видов и внутрипопуляционные перестройки. Сукцессии, наблюдаемые в рыбной части сообществ водоемов, происходят достаточно быстро и немаловажную роль в ускорении этого процесса играет интенсивный нерациональный промысел (Шакирова и др., 2005). Накопление тяжелых металлов и других поллютантов в рыбах обусловливает проявление многочисленных аномалий внешнего и внутреннего строения взрослых особей, а также личинок и мальков рыб (Батоян, Сорокин, 1989; Евланов и др., 1999, 2000).
Пензенское водохранилище – самый крупный искусственный водный объект, созданный на территории Пензенской области. Постройка плотины на р. Суре в 1978 г. существенно изменила гидрологический режим этого водоема, что отразилось на разнообразии рыбного населения водотока (Душин, 1978; Янкин и др., 2006). За тридцатилетний период существования водохранилища ихтиологические исследования, в основном, были направлены на определение общих допустимых уловов (ОДУ) и проводились только Псковским (1990 г.), Саратовским (1994–1995 гг.) и Нижегородским (2000–2001 гг.) отделениями ГосНИОРХ. Результаты работ указанных организаций и ряда областных учреждений природопользователей представлены лишь в виде отчетов и в целом не отражают динамических процессов, характеризующих рыбное население рассматриваемого водоема. В связи с этим на современном этапе развития экосистемы водохранилища практически полностью отсутствуют сведения о состоянии его ихтиофауны. Поэтому, изучение биоресурсов Пензенского водохранилища представляется весьма актуальным.
Цель и задачи исследования. Целью работы являлось выявление современного состава рыбного населения, анализ динамики численности основных промысловых видов рыб Пензенского водохранилища за период с 1994 по 2007 гг. и определение экологических факторов, влияющих на формирование его рыбного стада. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
– изучить гидрологические особенности Пензенского водохранилища;
– определить запасы кормовых объектов рыб и проследить их динамику в разные сезоны вегетационного периода;
– выявить состав рыбного населения водоема и определить численность промысловых видов рыб;
– установить экологические факторы, влияющие на динамику численности основных промысловых видов рыб;
– создать прогноз дальнейшей динамики ихтиоценоза и разработать рекомендации по поддержанию экологической стабильности водохранилища.
Научная новизна. Впервые на примере относительно небольшого по площади (110 км2) Пензенского водохранилища прослежены закономерности формирования биологических ресурсов в ходе многолетних (30 лет) сукцессионных преобразований. На основе отчетов различных научно-исследовательских учреждений, данных литературы и собственных наблюдений проведен анализ основных абиотических и биотических параметров экосистемы водохранилища. Впервые за рассматриваемый период выявлены закономерности динамики рыбного населения, как самого искусственного водоема, так и русла р. Суры и ее притоков выше и ниже водохранилища. Рассмотрены основные экологические факторы, влияющие на численность и видовой состав рыб водоема на современном этапе его становления. Применительно к изученному водохранилищу определены перспективы его использования в рыбохозяйственных целях.
Научно-практическая значимость. Результаты работы представляют собой оценку состояния рыбных запасов Пензенского водохранилища, общих допустимых уловов, объемов изъятия основных промысловых видов рыб, их промысловых размеров и разработку перспектив рационального использования рыбных запасов. Полученные результаты существенно дополняют представления о современном составе видов и численности рыбного населения Пензенского водохранилища, р. Суры и ее притоков, а также естественном репродуктивном потенциале основных промысловых рыб водохранилища. Материалы диссертации использованы при составлении Красной книги Пензенской области (2005). Результаты исследований включены в учебные курсы для студентов биологических специальностей Пензенского государственного педагогического университета: «Охрана природы», «Животный мир Пензенской области», «Экология», «Гидробиология».
Апробация работы. Основные материалы исследования докладывались и обсуждались: на Всероссийской научно-практической конференции «Охрана биологического разнообразия и развитие охотничьего хозяйства России» (Пенза, 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы охраны и экологического мониторинга природных ландшафтов и биоразнообразия» (Пенза, 2006), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию создания Куйбышевского водохранилища (Ульяновск, 2007). Материалы диссертации апробированы в образовательном процессе на естественно-географическом факультете Пензенского государственного педагогического университета (ПГПУ), заседаниях Сектора молодых ученых ПГПУ (2006). Результаты работы докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ПГПУ (2003–2007 гг.), заседании Законодательного Собрания Пензенской области (2008 г.), посвященном проблемам Пензенского водохранилища.
Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, две из которых в изданиях Перечня ВАК РФ.
Декларация личного участия автора. Автор лично участвовал в сборе и обработке материала по кормовым объектам рыб, проводил сбор ихтиологического материала и осуществлял его обработку. Анализ полученных данных, их интерпретация и оформление выполнялись автором самостоятельно. В совместных публикациях вклад соискателя составил 50–80%.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. С созданием на р. Суре Пензенского водохранилища существенно изменился гидрологический режим водотока, что отразилось на составе и размещении рыбного населения в пределах всего бассейна реки в границах Пензенской области.
2. Развитие экосистемы водохранилища происходит по принципу относительной стабильности фито- и зоопланктона при снижении биомассы макрозообентоса, обусловленном осенне-зимним сбросом воды, приводящим к массовой гибели организмов от обсыхания на больших площадях оголившегося дна водоема.
3. Результатом действия различных экологических факторов является относительное постоянство общего видового богатства рыбного населения водохранилища при постепенном росте численности малоценных видов рыб озерного комплекса.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 107 страницах, включает 31 рисунок и 19 таблиц. Работа состоит из введения, 7 глав, выводов, приложения. Библиографический указатель включает 112 источников на русском и иностранных языках.
Содержание работы
Во Введении обосновывается актуальность исследования, его практическая и теоретическая значимость; сформулированы основная цель и задачи, а также пути их реализации.
Глава 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕНЗЕНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
(обзор литературы)
В главе приводятся общие сведения о расположении и особенностях Пензенского водохранилища, его типе и истории становления. Дается описание физико-географических условий района исследований. Материалы главы содержат гидрологическую характеристику водоема и сведения о химическом составе его воды. Показано, что среднегодовые концентрации химических загрязнителей (цинк, азот аммонийный, азот нитритный, медь, марганец, фенолы, железо) превышают ПДК водоема рыбохозяйственного назначения в 1.3–3.5 раза. Концентрация других определяемых ингредиентов изменяется в пределах, установленных на уровне рыбохозяйственных ПДК.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материал для выполнения работы получен автором на основе собственных полевых исследований в период 2000–2007 гг. В качестве исходных данных для определения хода многолетних сукцессионных преобразований Пензенского водохранилища и динамики его биотических компонентов использованы данные ихтиологических отчетов Псковского (1990 г.), Саратовского (1994–1995 гг.) и Нижегородского (2000–2001 гг.) отделений ГосНИОРХ, а также литературных источников.
Для исследования альгофлоры были использованы стандартные гидробиологические методики. Пробы отбирались батометром, фиксировались 4% раствором формалина и разбирались в камере Горяева. Высшая водная растительность исследовалась методом пробных площадок (Миркин и др., 2005). Исследование гидробионтов – кормовых объектов рыб – проведено на акватории водоема в сентябре 2006 г., в июле и октябре 2007 г. на трех створах, включающих 10 станций пробоотбора (рис. 1).
Зоопланктон отбирали путем процеживания 50 л поверхностной воды через сеть Апштейна. Отловленных животных фиксировали в 4% растворе формалина. Анализ отобранных проб проводили по традиционной схеме: определение состава видов, подсчет численности и биомассы организмов, выделение доминантных комплексов для каждой станции и всего водохранилища в целом. Число особей каждого вида животных подсчитывали в камере Богорова. Пробы макрозообентоса отбирали дночерпателем с площадью захвата грунта 36 см2 по три подъема дночерпателя на каждую пробу. Разбор проб проводили по общепринятым в гидробиологии методикам (Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов, 1975; Унифицированные методы…, 1977). Сырую биомассу видов определяли прямым взвешиванием на аналитических весах. При анализе структуры сообществ использованы данные по биомассе видов; доминантными считали формы, доля которых от общего обилия по биомассе составляла 10% и более.
Рис. 1. Места отбора проб кормовых объектов рыб
Для оценки качества воды использовали виды-индикаторы (Макрушин, 1974; Унифицированные методы…, 1977). Индекс сапробности рассчитывали по методу Пантле и Букк. Для определения степени трофности водоема или исследованного участка, использовали структурные характеристики (Андроникова, 1989). При этом рассматривали следующие показатели: общее число видов, число доминирующих видов, преобладающие таксономические группы, отношение численности ветвистоусых рачков к веслоногим (Nclad/Ncop). Степень разнообразия и выравненности зоопланктонных сообществ оценивали индексами Шеннона и Пиелу (по численности и биомассе).
Отлов рыб осуществлялся практически в тех же местах, где отбирались пробы кормовых объектов, и проводился двумя наборами ставных сетей с шагом ячеи 28, 30, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 80 и 100 мм. За период работы с разбивкой по разноячеистым сетям было исследовано 14109 экз. рыб. Из этого числа неполному биологическому анализу было подвергнуто: леща – 10550; белоглазки – 553, густеры – 1261; плотвы – 1189; судака – 556 шт.
Прогнозирование ОДУ осуществлялось в форме имитационного табличного моделирования в программной среде Microsoft Excel с использованием процедуры «Поиск решения». Основанием для применения такого подхода послужил алгоритм расчета ОДУ (Методические рекомендации …, 1990; Мосияш, Шашуловский, 2003).
Глава 3. Высшая водная растительность и сообщества
фито-, зоопланктона и макрозообентоса
В главе представлены результаты исследования альгофлоры и высшей водной растительности (ВВР) водохранилища, а также кормовых объектов рыб – организмов зоопланктона и макрозообентоса. Приведена характеристика водоема по трофическому статусу и степени сапробности на основе данных о структуре сообществ гидробионтов. В большей мере ВВР распространена в водохранилище в верховьях Сурского и Узинского его отрогах, на остальных же участках она встречается локально. Произрастание растений в отрогах водоема обусловлено наличием небольших глубин (от 1.0 до 1.5 м), илистых грунтов и слабого течения. В целом общая площадь водохранилища, занятая ВВР, составляет 5%.
В период исследования состав фитопланктона был представлен 147 видами и формами водорослей, в том числе: 21 – сине-зеленых, 63 – диатомовых, 44 – зеленых и 19 – пиррофитовых. Доминирующее положение в фитопланктоне занимают зеленые и диатомовые водоросли. Количественные показатели численности альгофлоры на участках водоема колебались в пределах от 4.6 до 125.4 тыс. кл/мл и в среднем составили 23.7 тыс. кл/мл.
Всего в водохранилище за период с 1992 г. обнаружено 85 видов зоопланктонных животных: коловраток – 41, ветвистоусых – 22, каляноидов – 3 и циклопоидов – 19. Видовой состав зоопланктона рассматриваемых участков водохранилища не имеет существенных различий. Средняя численность зоопланктеров составляет 276.3 тыс. экз./м3, а биомасса 2.8 г/м3. Трофическое состояние водохранилища осенью 2006 г. оценивали по структурным показателям, в том числе с применением индексов Шеннона и сапробности по Пантле и Буку. По большинству показателей зоопланктонного сообщества Пензенское водохранилище можно охарактеризовать как водоем мезотрофного типа (Стойко, Янкин, 2008).
На верхнем участке Пензенского водохранилища (между селами Ивановка и Старая Яксарка) у левого берега в мелководной зоне с зарослями макрофитов преобладает моллюско-олигохетный тип сообщества; на иловатом субстрате на глубине от 1.2 до 2.3 м – моллюсковый; у правого берега – моллюско-олигохетный; в глубоководной русловой зоне верхнего участка водохранилища, занятой сильно заиленными и илистыми песками с отложениями ила, сформировался олигохетно-хирономидный тип сообщества. В Сурском отроге водохранилища биомасса макрозообентоса в двух отличающихся сообществах левобережной литорали (22.03 и 37.08 г/м2) выше по сравнению с биоценозами профундали (15.47 г/м2) и мелководья правого берега (17.61 г/м2).
Исследования макрозообентоса глубоководной части водохранилища выявили 17 видов макробентонтов. На всех станциях доминирующий комплекс постоянен по качественному составу – в него неизменно входят Chironomus sp. и Limnodrilus hoffmeisteri. При этом L. hoffmeisteri преобладает на самых глубоководных станциях каждого створа, которые соответствуют бывшим руслам образующих водохранилище рек. Сапробиологический индекс (S) и биотические индексы (J, К, БИВ) характеризуют верховье водохранилища как соответствующее -мезосапробному классу вод.
Глава. 4. Состав рыбного населения БАССЕЙНА реки СУРЫ
И пензенского водохранилища
Современное рыбное население бассейна р. Суры представлено 43 видами (Ильин и др., 2005). Со времен П.С. Палласа (1768), Н.А. Варпаховского (1884) и А.Н. Магницкого (1928) до исследований А.И. Душина (1978) из реки и ее притоков исчезли все проходные представители рыбообразных и рыб. В то же время 6 видов появились в речной системе относительно недавно, в результате расширения ареала, а также вследствие целенаправленного или случайного завоза.
Результаты проведенных исследований последних лет показали, что видовой состав и размещение ихтиофауны в речной системе р. Суры и на акватории Пензенского водохранилища имеют отличительные особенности. По сравнению с р. Сурой и ее притоками, рыбное население водохранилища существенно беднее и вместе с интродуцентами представлено 33 видами, относящимися к 6 отрядам и 9 семействам (Ильин, Янкин, 2006; Янкин и др., 2006). Все виды, обитающие в искусственном водоеме, по своему происхождению относятся к 7 фаунистическим комплексам ихтиофауны европейской части России (Кожевников, 1979): понто-каспийскому пресноводному (лещ, густера, белоглазка, красноперка, жерех, верховка, уклея, судак, подуст), бореально-равнинному (плотва, язь, голавль, елец обыкновенный, карась серебрянный, щука, окунь, ерш, пескари обыкновенный и белоперый), бореально-предгорному (голец усатый), третично-равнинному (стерлядь, сом, линь, сазан, вьюн, щиповки сибирская и обыкновенная), арктическому пресноводному (налим), китайско-равнинному (толстолобики белый и пестрый, амур белый), американскому равнинному (буффало большеротый). По степени встречаемости в уловах выделены две основные группы видов рыб – обычные и редкие.
Ведущим фактором, влияющим на состав и численность рыбного населения любого водохранилища, является зарегулирование стока реки, которое снижает скорость течения, изменяет температурный и кислородный режимы, аккумулирует твердые и химические осадки в водоеме, что, в конечном итоге, сказывается на его рыбопродуктивности (Жадин, Герд, 1961). На современном этапе становления Пензенского водохранилища это привело к тому, что наибольшая численность в нем приходится преимущественно на лимнофильные, нетребовательные к среде обитания виды. Реофильные формы в уловах встречаются не регулярно в числе единичных экземпляров. В настоящее время наиболее многочисленными из числа промысловых рыб здесь являются 4 вида: плотва, лещ, густера, белоглазка. Их доля в уловах составляет до 85.1%.
Глава 5. биология основных видов промысловых рыб
В настоящее время на акватории Пензенского водохранилища основное промысловое стадо рыб представлено пятью видами: лещ, белоглазка, густера, плотва, судак обыкновенный. В главе приводится описание особенностей их биологии в искусственном водоеме и современное состояние популяций. Видовые очерки составлены по единому плану и включают материалы о сезонных местах обитания рыб на акватории водоема, их относительному обилию, темпам роста, возрастной структуре, размножению, питанию и паразитарному комплексу. Даны краткие сведения о промысловых рыбах второстепенного значения, интродуцентах и малочисленных видах.
Глава 6. Русловые переливные плотины ВЕРХНЕГО ТЕЧЕНИЯ
РЕКИ СУРЫ и их влияние на размещение ИХТИОФАУНы
В разные года прошлого столетия русло р. Суры в пределах Пензенской области было перекрыто тремя переливными плотинами (рис. 2), которые разделили стадо рыбообразных и рыб на четыре группы, отличающиеся по составу видов (табл. 1). В главе подробно рассмотрены гидрологические особенности и ихтиофауна каждого участка русла реки, отчлененного плотинами.
В порядке убывания разнообразия ихтиофауны, рассмотренные участки реки выстраиваются по направлению снизу водотока до его истоков. Наиболее богат ихтиокомплекс на участке реки ниже г. Пензы, где в русле обитает 36 видов, а в притоках и озерах-старицах, помимо многих из них, отмечено еще четыре вида. На участке реки от городской плотины до плотины Пензенского водохранилища состав ихтиофауны заметно беднеет. В русле обитает 30, а в притоках и озерах-старицах еще четыре вида; в Пензенском водохранилище и его притоках зарегистрировано – 35 видов. Наименьшее разнообразие рыбообразных и рыб населяет участок реки от плотины в пос. Сурск до истока. Здесь в русле отмечено обитание 29, а притоках и озерах-старицах еще три вида.
Таблица 1
Ихтиофауна бассейна р. Суры и особенности ее размещения
| № | Таксон | Участки русла реки | |||
| от истока до плотины в пос. Сурск | Пензенское водохранилище | от плотины Сурского гидроузла до плотины в г. Пензе | от плотины в г. Пензе до границы области | ||
| 1 | Минога украинская | * | * | * | – |
| 2 | Стерлядь | – | *** | – | **** |
| 3 | Щука | + | + | + | + |
| 4 | Синец | – | – | – | + |
| 5 | Лещ | + | + | + | + |
| 6 | Белоглазка | + | + | + | + |
| 7 | Быстрянка | + | – | – | + |
| 8 | Уклея | + | + | + | + |
| 9 | Толстолобик пестрый | – | + | + | + |
| 10 | Жерех обыкновенный | + | + | + | + |
| 11 | Густера | + | + | + | + |
| 12 | Карась серебряный | + | + | + | + |
| 13 | Карась золотой | ** | – | ** | ** |
| 14 | Подуст волжский | + | + | – | + |
| 15 | Амур белый | – | + | + | + |
| 16 | Сазан, обыкновен. карп | + | + | + | + |
| 17 | Пескарь обыкновенный | + | + | + | + |
| 18 | Толстолобик белый | – | + | + | + |
| 19 | Верховка | + | + | + | + |
| 20 | Голавль | + | + | + | + |
| 21 | Язь | + | + | + | + |
| 22 | Елец обыкновенный | + | + | + | + |
| 23 | Чехонь | – | – | – | + |
| 24 | Гольян обыкновенный | * | * | * | * |
| 25 | Горчак | + | + | + | + |
| 26 | Пескарь белоперый | + | + | + | + |
| 27 | Плотва | + | + | + | + |
| 28 | Красноперка | – | + | – | – |
| 29 | Линь | + | + | + | + |
| 30 | Буффало большеротый | – | + | – | – |
| 31 | Голец усатый | + | + | + | + |
| 32 | Щиповка сибирская | + | + | + | + |
| 33 | Щиповка обыкновенная | + | + | + | + |
| 34 | Вьюн | + | + | + | + |
| 35 | Сом обыкновенный | + | + | + | + |
| 36 | Налим | + | + | + | + |
| 37 | Черноморская игла | – | – | + | + |
| 38 | Ерш обыкновенный | + | + | + | + |
| 39 | Окунь речной | + | + | + | + |
| 40 | Судак обыкновенный | + | + | + | + |
| 41 | Берш | – | – | – | + |
| 42 | Головешка-ротан | – | – | ** | ** |
| 43 | Подкаменщик обыкновенный | + | – | – | * |
| Всего: | 29 + 3 | 33 + 2 | 30 + 4 | 35 + 4 | |
Примечания: *) виды, отмеченные только в притоках; **) виды, отмеченные только в озерах-старицах, ***) волжская популяция, ****) сурская популяция.
Установлено, что причины обеднения ихтиофауны на участках реки от плотины в г. Пензе до истока обусловлены наличием непреодолимых преград искусственного происхождения, которыми являются русловые плотины. С постройкой в 1950-х гг. прошлого века плотины в г. Пензе в верхнем ее бьефе стала исчезать сурская популяция стерляди (Ивушкин и др., 1993). Этот вид рыб встречался здесь до 1968 г. Проникновение же черноморской иглы и головешки-ротана на этот участок реки, по-видимому, произошло до 1979 г. с нижнего бьефа, когда еще не было Пензенского водохранилища, и почти ежегодно отмечались сильные паводки, затапливавшие всю долину р. Суры в черте г. Пензы. С образованием водохранилища выше города наводнения прекратились, а возникшая русловая плотина исключила возможность расселения этих и многих других видов рыб далее вверх по реке.
Вследствие сезонных колебаний уровня воды, частых зимних и летних заморов, нерегулируемого промысла и ряда других причин за 30-летний период существования Пензенского водохранилища с его акватории исчез синец, карась золотой и берш; крайне редким стал подуст волжский, голавль, красноперка, линь, налим; сократили численность щука и жерех. Многие из перечисленных реофильных видов сохранились лишь в притоках, в том числе минога украинская и гольян речной. В настоящее время основное промысловое стадо рыб водохранилища представлено лещом, плотвой, густерой, белоглазкой и судаком. Другие виды, в том числе интродуценты, в контрольных уловах встречаются не регулярно. В то же время следует отметить в этом водоеме необычайный рост численности окуня и ерша обыкновенного.
Вверх по течению от плотины пос. Сурск до истока р. Сура практически теряет рыбохозяйственное значение. На этом участке водоема отсутствует 8 видов промысловых рыб фауны Сурского бассейна, в том числе интродуценты, а из-за маловодности аборигенные промысловые виды представлены здесь тугорослыми речными экологическими формами. Таким образом, за годы существования на р. Суре русловых плотин переливного типа изменился гидрологический режим участков реки, что отразилось на ихтиоценозе водотока в целом.
Глава 7. ОБЩАЯ ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ И ПУТИ ПОДДЕРЖАНИЯ
УСТОЙЧИВОСТИ БИОТЫ ВОДОХРАНИЛИЩА
Пензенское водохранилище – крупнейший искусственный водоем, созданный на территории Пензенской области, в то же время он является и самым малым гидротехническим сооружением из числа водохранилищ Поволжского региона. Из-за небольших глубин и размеров водоема процессы обмеления, связанные с заилением и зарастанием ВВР проявляются здесь особенно четко и быстро по сравнению с более крупными волжскими водохранилищами. Помимо этого ежегодное бурное развитие сине-зеленых водорослей отрицательно влияет на существование многих видов рыб. Особенно это заметно на показателях уловов, проведенных на водохранилище в течение ряда лет, таких хищников как судак и щука (рис. 3).
а б
Рис. 3. Встречаемость в уловах основных видов промысловых рыб, %:
а – данные 1994–1995 гг.; б – данные 2006–2007 гг.
В настоящее время Пензенское водохранилище характеризуется как эвтрофный водоем с признаками дистрофикации в Сурском и Узинском его отрогах. Заиление ложа и уменьшение объема воды, связанное с обмелением, уже сказывается на всей биоте водоема. Многие зимовальные ямы обмелели настолько, что перестали быть местом переживания ихтиофауны в холодный период года. Сокращение численности многих промысловых видов рыб, безусловно, связано с ежегодной смертностью их приплода. Например, молодь судака с середины лета до осени гибнет от асфиксии, вызванной интенсивным цветением и последующим отмиранием сине-зеленых водорослей. По той же причине гибнет ерш.
Обмеление водоема также приводит к изменению его гидротермического режима. Установлено, что с каждым годом нерест карповых рыб (леща, густеры, белоглазки, плотвы) происходит, практически, в одни и те же сроки. В результате этого увеличивается встречаемость гибридов между этими видами рыб. Растет и заболеваемость некоторых рыб паразитами.
На современном этапе ихтиофауна Пензенского водохранилища сформирована преимущественно лимнофильными видами. В связи с ухудшением морфо-физиологических показателей популяций основных промысловых видов рыб, снижением их численности, биомассы и рыбопродуктивности водохранилище уже длительное время не имеет промыслового значения.
При полном отсутствии мер, направленных на поддержание ихтиоценоза водохранилища, можно предположить, что в дальнейшем процесс дестабилизации приведет к быстрому снижению видового разнообразия рыб, упрощению структуры ихтиоценоза (уже сейчас из него практически выпало трофическое звено хищников, играющее в экосистеме важную регуляторную роль). При снижении пресса хищников окунь и другие малоценные виды рыб превысят допустимую численность, что приведет к ухудшению их биологических показателей. Рыбная продукция водоема будет представлена лишь малоценными мелкочастиковыми видами рыб.
Кроме того, произойдет изменение сроков нереста рыб, снижение возраста наступления половой зрелости, преобладание особей с порционным типом икрометания, уменьшение размерно-весовых показателей, а также количественное преобладание в ихтиоценозе короткоцикловых видов. Расчеты показали, что даже в условиях многолетнего отсутствия промысла на Пензенском водохранилище ежегодно численность и ихтиомасса основных промысловых видов рыб имеет тенденцию к снижению, что наглядно подтверждается на основе сопоставления количественных данных за два года (табл. 2).
Таблица 2
Современное состояние промысловой части ихтиофауны
Пензенского водохранилища
| Вид | Показатели | |||
| численность, тыс. экз. | ихтиомасса, т | |||
| 2006 г. | 2007 г. | 2006 г. | 2007 г. | |
| Плотва | 449.9 | 303.6 | 80.3 | 31.9 |
| Лещ | 379.5 | 201.3 | 324.5 | 232.1 |
| Густера | 394.4 | 245.3 | 89.1 | 62.7 |
| Судак | 54.8 | 28.8 | 99.2 | 34.8 |
Ныне популяции основных промысловых видов рыб находятся в явно депрессивном состоянии (Янкин и др., 2008). При такой ситуации в дальнейшем существенного увеличения их запасов в водохранилище не предвидится, поэтому рыбохозяйственная эксплуатация в условиях интенсивного браконьерства может привести к полному уничтожению промысловой части ихтиофауны водоема. Если не принимать соответствующих мер по улучшению состояния экологической обстановки на водоеме, процесс его дистрофикации будет усиленно продолжаться.
Для поддержания устойчивости ихтиоценоза водохранилища необходимо:
– прекратить заполнение водохранилища, практикуемое в настоящее время, до полного подпорного уровня, что будет способствовать предотвращению размыва берегов;
– начать работы по углублению ложа водохранилища, что позволит увеличить в нем объем воды; с этой целью, согласно направлению господствующих ветров, целесообразно намыть цепи островов за пределами исторически сложившихся русел рек Узы и Суры; острова ослабят влияние волн, что, несомненно, отразится на качестве воды, а рыбное население и другие животные получат дополнительные относительно глубоководные места обитания;
– осуществлять создание островов в зимний период, начиная с Узинского и Сурского отрогов с использованием бульдозеров и экскаваторов, когда эта территория при сбросе воды практически становится сушей; в теплый период года намыв островов можно осуществлять земснарядом;
– после проведения предложенных работ, в том числе и по обустройству берегов для отдыха населения целесообразно выделить в пределах водоема промысловые, непромысловые и рекреационные зоны.
Следует заметить, что все усилия, направленные на поддержание биоресурсов водохранилища будут напрасными без активной борьбы с браконьерством, которое ныне достигло катастрофических масштабов.
ВЫВОДЫ
1. Пензенское водохранилище по размерам (110 км2) и конфигурации относится к категории долинных искусственных водоемов лопастного типа. По основным химическим показателям, вода водохранилища соответствует ГОСТу «Вода питьевая», но в отдельные годы среднегодовые концентрации химических веществ как водоема рыбохозяйственного назначения превышают ПДК в несколько раз по азоту нитритному, фенолам, железу, марганцу и цинку.
2. Высшая водная растительность водохранилища представлена широко распространенными в средней полосе европейской части России видами и занимает 5% его площади. В основном она распространена в мелководных верховьях Сурского и Узинского отрогов. Фитопланктон представлен 147 видами и формами. Доминирующее положение занимают зеленые и диатомовые водоросли. В последние годы отмечено увеличение в три раза количества видов сине-зеленых водорослей.
3. На акватории водохранилища сообщество зоопланктона представлено 85 видами (коловратки – 41, ветвистоусые – 22, каляноиды – 3, циклопоиды – 19). Численность и биомасса зоопланктеров снижается по направлению от верховий водохранилища к центральной и приплотинной частям. По основным показателям зоопланктонного сообщества водохранилище характеризуется как водоем мезотрофного типа. В его пределах отмечено несколько типов сообществ макробентонтов. На иловатых субстратах на глубине 1–2 м формируется моллюсковый тип с биомассой 22–37 г/м2. На илистом грунте в зоне макрофитов – моллюско-олигохетный тип с биомассой 17 г/м2. В глубоководной зоне на заиленных песках – олигохетно-хирономидный тип с биомассой 15 г/м2. Средняя численность бентонтов уменьшается в ряду Сурский отрог Узинский отрог Приплотинная часть. Биомасса бентонтов имеет тенденцию к уменьшению.
4. Современное рыбное население водохранилища представлено 33 видами, из которых 28 аборигенных и 5 интродуцированных. За время существования водоема с его акватории полностью исчезли четыре вида рыб, а 10 видов, в том числе некоторые интродуценты, являются редкими и встречаются в уловах нерегулярно. В настоящее время основу промыслового стада водохранилища составляют 5 видов рыб, численность которых убывает в ряду: плотва лещ густера белоглазка судак обыкновенный.
5. Изменения в составе рыбного населения за время существования Пензенского водохранилища носят в основном деструктивный характер. Значительно упростилась структура ихтиоценоза. Практически выпало трофическое звено хищников (судак, щука, жерех). Абсолютное доминирование по численности получили виды рыб, занимающие сходные экологические ниши (лещ, плотва, густера, белоглазка). Основная рыбная продукция накапливается в виде малоценных мелкочастиковых видов рыб.
6. С созданием на р. Суре трех плотин переливного типа в пределах территории Пензенской области население рыбообразных и рыб водотока стало искусственно разделено на четыре стада, отличающихся по составу видов. Следуя по участкам, заключенным плотинами, в направлении вверх по реке их число постепенно сокращается (40, 34, 33 и 32 соответственно). В результате появления гидротехнических сооружений верховья реки потеряли рыбохозяйственное значение.
7. Прогрессирующее обмеление водохранилища вызвало изменение его гидрологических параметров и отразилось на рыбопродуктивности. На современном этапе ихтиофауна водоема сформирована лимнофильными видами. Наметилась тенденция ухудшения морфо-физиологических показателей популяций основных промысловых видов рыб, снижения их численности и биомассы. При такой ситуации водоем длительное время остается непромысловым.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
*) публикации в изданиях Перечня ВАК РФ
1. Ильин В.Ю., Лёвин Б.А., Янкин А.В. Предварительные данные по ихтиофауне Пензенской области // Охрана биологического разнообразия и развитие охотничьего хозяйства России. – Пенза, 2005. – С. 42–44.
2. Ильин В.Ю., Янкин А.В. Русловые переливные плотины верхнего течения реки Суры и их влияние на размещение ихтиофауны // Проблемы охраны и экологического мониторинга природных ландшафтов и биоразнообразия. – Пенза, 2006. – С. 42–45.
3. Янкин А.В. Динамика ихтиофауны верхнего течения реки Суры за последние 100 лет // Известия Пенз. гос. пед. ун-та им. В.Г. Белинского. Серия «Сектор молодых ученых». – 2006. – № 2 (4). – С. 28–30.
4. Янкин А.В., Янов Д.Г., Ильин В.Ю. Особенности ихтиофауны верхнего течения реки Суры // Известия Пенз. гос. пед. ун-та им. В.Г. Белинского. Серия «Естественные науки». – 2006. – № 1 (5). – С. 89–92.
5. Осипов В.В., Янкин А.В., Ильин В.Ю. Современное состояние рыбного населения Пензенского водохранилища // Поволжский экол. журн. – 2007. – № 4. – С. 321–329.
6. *Янкин А.В., Лукьянов С.Б., Ильин В.Ю. Основные тенденции изменений в рыбном сообществе Пензенского водохранилища // Известия Самарского научного центра РАН. – 2008. – Т. 10, вып. 5/1. – С. 1071–1076.
7. *Стойко Т.Г., Янкин А.В. Современное состояние сообщества зоопланктона Пензенского водохранилища // Поволжский экол. журн. – 2008. – № 4. – С. 89–94.
