Динамика развития фитопланктона некоторых Карасунских озер города Краснодара

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кубанский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра региональной и морской геологии

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ) РАБОТА

Динамика развития фитопланктона некоторых Карасунских озер города Краснодара

Работу выполнила Е.К. Печорина

Факультет геологический

Специальность 020304 - гидрогеология и инженерная геология

Научный руководитель

Канд. геогр. наук, доцент О.Ю. Крицкая

Нормоконтролер

Канд. геогр. наук, доцент О.Л. Донцова

Краснодар 2014

РЕФЕРАТ

Цель работы: выяснение динамики развития фитопланктона в верхнем Покровском озере.

В выпускной квалификационной работе проводится изучение температурного режима, химического анализа воды. Определение качественного и количественного состава фитопланктона. Определение влияния абиотических факторов на динамику развития фитопланктона.

ВВЕДЕНИЕ

Озера и водохранилища влияют на климатические особенности местности, они являются средой обитания живых организмов и активно используются человеком в процессе жизнедеятельности. Суммарная площадь поверхности небольших водоемов нашей планеты почти в 200 раз превышает общую площадь поверхности крупных, что определяет их важную роль для биосферы и человека в целом. В XXI веке в связи с усилением антропогенного влияния на окружающую среду возникла проблема эвтрофирования континентальных водоемов, сопровождающееся «цветением» воды, обусловленным массовым развитием фитопланктонных микроводорослей. К основным негативным последствиям «цветения» относятся: летние ночные заморы рыб, вторичное загрязнение при разложении фитопланктона, ухудшение рекреационных качеств водоема.

Река Карасун раньше протекала в пределах равнинного рельефа Азово-Кубанской низменности и была единственным правым притоком Кубани в ее среднем и нижнем течении. Истоки реки Карасун находились севернее станицы Старокорсунской. Приближаясь к поселку Пашковскому, на северо-восточной окраине поселка начинаются так называемые Карасунские озера, которые тянутся по территории современного города почти на 20 км. Это два Покровских озера, три озера Калининской балки и десять Пашковских озер. Длина озер от 150 до 800 м, максимальная глубина 3,5 м [Печерина, 2013].

Покровские озера, расположенные у стадиона «Кубань», состоят из двух водоемов, разделенных Дмитриевской дамбой. Уже на протяжении нескольких лет в одном из водоемов происходит массовая гибель рыб.

Целью данной выпускной работы является выяснение динамики развития фитопланктона в верхнем Покровском озере.

Для достижения цели планируется решить следующие задачи:

·    дать общую характеристику водоема;

·        изучить температурный режим;

·        провести химический анализ воды;

·        определить качественный и количественный состав фитопланктона.

Актуальность: за последние десятилетия наблюдения динамики развития фитопланктона не проводились. В связи с благоустройством и расширением города Краснодар необходимо проводить мониторинг Карасунских озер с целью их использования не только в качестве зон отдыха, но и для спортивного и любительского рыболовства. В связи с этим изучение динамики развития фитопланктона является первой ступенью в преобразовании водоёма.

1. Аналитический обзор

1.1    Возникновение Карасунских озер

Река Карасун раньше протекала в пределах равнинного рельефа Азово-Кубанской низменности. Долина реки врезана в отложения второй надпойменной террасы р. Кубань и имела протяженность около 45-47 км. Истоки реки Карасун находились севернее станицы Старокорсунской, примерно в 4 км на абсолютных высотах не более 50 м.

Конец позапрошлого века стал активным периодом покорения природы, возможности научно-технического прогресса казались безграничными. Не миновали они и казачий град. К несчастью, у речки Карасун наряду с полезными, было и одно вредное свойство. Из-за малой текучести в знойное время она становилась рассадником комаров. Ещё до прихода казаков, река была засыпана в месте её впадения в реку Кубань, чтобы быстрее из городища можно было выехать на восточную дорогу [Илюхин, 1998].

После 1867 года город Екатеринодар начал развиваться в долине реки Карасун и его правого притока. Здесь началась вырубка леса и построены две дамбы через реку Карасун в 1885 году, для связи с железнодорожным вокзалом.

До 1867 года через Карасун было проложено всего две дамбы. Действовала и паромная переправа, соединявшая город с Дубинкой. На перекрестке улиц Мира и Седина [Горшнев, 2007].

В конце XIX века, через Карасун было проложено 8 дамб и железнодорожная насыпь, самая крупная - Базовская Дамба (разделяющая сегодня Покровские озера) была построена в 1895 году. Спустя несколько лет появились Дмитриевская, Филипповская и другие.

Вскоре происходит засыпка по Базовской дамбе, что возле стадиона Кубань. Ещё через 15 лет будет засыпано русло возле Екатерининской церкви на улице мира, после чего от великой реки Карасун останутся только два Покровских пруда разделённых Базовской дамбой.

В настоящее время Карасун представляет собой 15 отстоящих друг от друга на разные расстояния застойных озер, которые правильнее было бы называть прудами. Два Покровских озера разделены Дмитриевской дамбой, три озера Калининской балки (ложе которой в основном засыпано) между улицами Селезнева и Ставропольской. Десять Пашковских озер (разделенных дамбами) лежат на восточной окраине города. Длина озер от 150 до 800 м при максимальной глубине 3,5 м [Печерина, 2012].

1.2 Гидроморфологическая характеристика

Отложения реки Карасун образовались в условиях тихой степной реки, с медленно текущим водотоком и обилием влаголюбивой растительности на низких тонких берегах.

Наиболее часто прослеживается горизонт торфа, залегающий на отметке близкой 14-15 м. Выше торфов, и ниже их по всей долине отмечаются прослои илов мощностью от 1,0 до 3,5-5,0 м. Особенностями Карасунских отложений является отсутствие выдержанных по мощности прослоев песков. Пески встречаются только в виде прослоев мощностью от 3-5 до 10-15 см. Общая мощность отложений реки Карасун достигает в нижней части долины до 15 м.

Таким образом, в результате интенсивного техногенного воздействия балка Карасун превращена в каскад прудов (озер), которые постепенно заилятся, и в настоящее время находятся в завершающей стадии своего развития: превращаются в болото и засыпаются [Агеев, 1995].

1.3 Физико-географическая характеристика озер

Краснодар расположен в пределах Западного Предкавказья, на обширной, полого-наклонной к Азовскому морю, Прикубанской аккумулятивной равнине. В пределах города, река Карасун - правобережный приток Кубани, который прорезает отложения террасы. Ширина Карасуна в среднем 100-150 м, глубина вреза в отложениях террасы от 10 до 15-18 м. Борта реки в верховьях задернованы, пологие. В среднем течении борта Карасуна довольно крупные, а в районе новостроек - подрезаны, спланированы. В районе парка «Солнечный остров» единая долина Карасуна прорезана старицей Кубани на два самостоятельных отрезка. Восточный отрезок имеет сток в Кубань, а западный протекает в широтном направлении и впадает снова в Кубань в районе Городского парка им. Горького. В настоящее время долина полностью преобразована хозяйственной деятельностью [Бардадым, 1978].

фитопланктон качество гидроморфологический озеро

2. Современная характеристика Покровских озер

.1 Покровские озера

Покровские озера расположены у стадиона «Кубань», этот участок балки Карасун относится к нижней наиболее урбанизированной части, где она заканчивает свое существование, вливаясь в ливнево-коллекторную сеть г. Краснодара. В настоящее время здесь находится замыкающий водоем (оз. Карасун), который упирается в ул. Карасунская и далее по коллекторной сети (бывшее русло балки - ул. Суворова) уходит к Кубани и Затону. Состоят из двух водоемов, верхний и нижний, разделенных Дмитриевской дамбой и являются частью старого русла р. Кубань. Верхнее Покровское озеро - максимальная глубина озера 3,7 м, длина более 500 м, ширина 230 м. С нижним прудом исследуемый пруд гидравлически связан водопропускным сооружением, поэтому уровни воды в прудах практически одинаковы. Водный режим этих двух прудов отличается от действующей (верхней) части балки Карасун, так как это практически изолированный водоем ограниченный сверху и снизу плотинами, а по бортам застройкой г. Краснодара. Поэтому уровни воды в замыкающем водоеме балки Карасун регулируются стоко-испарительными процессами с водосборной площади и чаши самого водоема (приход-расход) [Печерина, 2013].

Гидравлическая связь с верхней частью балки Карасун если и существует, то только посредством грунтового (подземного) водообмена. Поверхностный сток верхней части бассейна балки Карасун в оз. Карасун не доходит и перехватывается либо Старой Кубанью, либо ливневой канализацией г. Краснодара. Такой сток возможен только с бортов долины в пределах самого озера ограниченной с одной стороны ул. Северной, а с другой ул. Суворова. Особенно значительный сток идет по ул. Садовая, Горького. Общая водосборная площадь озера при этом не превышает 50 га (0,5 км2). Карасун, годовой поверхностный приток в озеро в средний по водности год составляет примерно 30 тыс. м3 воды, а во время паводка повторяемостью 1 раз в 100 лет примерно столько же. При суточном максимуме осадков равным для г. Краснодара 115 мм, при выпадении их на зеркало пруда добавится еще 10-12 тыс. м3 воды. Все это, с учетом грунтового питания, может повысить уровень воды в озере максимум на 1 м, а с учетом, что год будет многоводным с высоким половодьем и несколькими дождевыми паводками подъем уровня может составить 1,5 м [Антошкина, 2001; Илюхин, 1998].

2.2    Ихтио и фитофауна Покровского озера

Изучен видовой состав и сезонная динамика фитопланктонных водорослей Карасунских озер города Краснодара, подвергнувшихся антропогенному загрязнению. Составленный таксономический список включает 18 видов водорослей из 11 родов, 10 семейств и 4 отделов. Указаны виды планктонных водорослей - доминанты альгоценозов, которые можно использовать в качестве индикаторов загрязнения водоемов [Криворотов, Пещерская, 2007].

Фитопланктон является неотъемлемой и важнейшей частью любой водной экосистемы. Он выполняет роль первого звена трофической цепи, служит основным продуцентов органического вещества в водоёмах. Его структура и функциональные особенности во многом определяют структуру и функционирование водных экосистем в целом. Озера, оказавшиеся в городской черте, имеют большую эстетическую и рекреационную ценность, но подвержены сильному рекреационному и промышленному воздействию. Активная хозяйственная деятельность человека в пределах урбоэкосистемы преобразует весь комплекс гидрологических, гидрохимических и гидробиологических процессов в этих водоемах, вызывает их химическое и тепловое загрязнение, увеличивает темпы и масштабы эвтрофикации, нарушает экологическое равновесие и процессы саморегулирования. Не смотря на ухудшение состояния, Карасунские озера продолжают влиять на процессы развития городской территории, формируют микроклимат и среду ближайших районов, влияют на процессы застройки и др. В настоящее время содержание в воде Карасунских озер таких вредных веществ как соединения меди, железа, нефтяных углеводородов, нитратов, превышает допустимые концентрации, в результате чего нарушается газовый режим и кормовая база гидробионтов этих водоемов. В одном из Карасунских озер в течение ряда лет и чаще всего осенью в большом количестве образуется сероводород. Это приводит к массовой гибели рыбы. Кроме того, сероводород опасен для здоровья человека. Объективно этот процесс связан с отмиранием и гниением водорослей, вызванным резким повышением температуры, что обуславливает запах и цвет воды [Левич, 2004; Емтыль, Пашков, 2013]

В результате проведенных альгологических исследований для Карасунских озер урбоэкосистемы города Краснодара выявлены виды фитопланктонных водорослей из 11 родов, 10 семейств и 6 отделов: Chlorophyta, Euglenophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta, Desmuguebae, Chrysophyta. (Рисунок 2-8) Аборигенная ихтиофауна представлена 10 видами рыб, которые относятся к 5 семействам: Щуковые (Esocidae) - 1 вид, Карповые (Cyprinidae) - 5 видов, Вьюновые (Cobitidae) - 1 вид, Окунёвые (Percidae) - 2 вида, Бычковые (Gobiidae) - 1 вид, что составляет 58,8 % от общего количества аборигенныхтаксонов рыб, обитающих в водоёмах г. Краснодара [Емтыль Пашков, 2013].

В неаборигенной ихтиофауне оз. Старая Кубань выделяют три группы видов: натурализовавшиеся интродуценты (завозились в регион для целей товарного рыбоводства, повышения рыбопродуктивности, борьбы с личинками кровососущих насекомых), ненатурализовавшиеся интродуценты и автоакклиматизанты, которые образовали в водоёме самовоспроизводящиеся популяции. В группу натурализовавшихся интродуцентов входят 4 вида 4 семейств: Икталуровые (Ictaluridae), Пецилиевые (Poeciliidae), Цихловые (Cichlidae), Оризиевые (Orizitidae). В группу автоакклиматизантов входят 10 видов рыб из 2 семейств: Карповые и Окуневые [Емтыль, Пашков, 2013].

2.3    Водные и околоводные растения озер

Водные и прибрежно-водные растения являются одним из важнейших компонентов водных экосистем. Вместе с фитопланктоном они участвуют в трофическом цикле, обеспечивая продукцию различных звеньев пищевой цепи. Растения водоемов служат пищей для животных самого разного систематического положения моллюсков, ракообразных, насекомых, рыб, птиц и млекопитающих. При умеренном зарастании водоемов создаются благоприятные условия для развития фитофильной фауны беспозвоночных. При интенсивном зарастании водоемов высшими растениями резко снижается количество фитопланктона. Это происходит вследствие недостаточного освещения, нехватки биогенных веществ, значительного изменения ионного состава водной среды (данные были получены и обработаны совместно со студентами биологического факультета и преподавателем кафедры биологии и экологии растений Касанелли Д. П.)

Большую часть участка занимает луговой биотоп, в котором были выделены следующие фитоценозы:

1.  Пырейно-калепиновый;

2.      Кострово-цикориевый;

.        Цикориево-мятликовый;

.        Крапивно-костровый;

.        Кострово-лисохвостовый;

Водный биотоп занимает меньшую площадь. Фитоценозы:

1. Тостниково-зюзниковый;

. Тростниково-осоковый (осока раздельная);

. Тростниково-осоковый (осока Шовица);

. Тростниково-повойный;

. Тростниково-урутьевый;

Лесной биотоп занимает меньшую площадь. Фитоценозы:

1.  Ясенево-костровый;

2.      Ясенево-яснотковый.

2.4 Гидрохимический режим

Водный режим балки Карасун отражает сложный комплекс физико-географических и антропогенных факторов: Краснодарское водохранилище, Пригородная ОС, пруды, городская застройка и др. Поверхностный сток балки Карасун формируется в основном за счет атмосферных осадков. Характер выпадающих осадков и аккумуляция их на водосборе определяют водный режим. Грунтовая составляющая стока из-за значительной антропогенной нагрузки и заиления прудов не превышает 10 % от общего. Стационарных гидрологических наблюдений на балке Карасун не проводилось, поэтому о водном режиме можно судить по рекам-аналогам. Балка Карасун типичный представитель рек степной зоны Краснодарского края, течет по второй надпойменной террасе р. Кубань, имеет очень малые уклоны и зарегулирована множеством всевозможного рода плотин, которые образуют пруды. Поэтому водный режим балки Карасун непостоянен, горизонты и расходы воды значительно колеблются по сезонам года, и характеризуется выраженным весенним половодьем и довольно устойчивой летне-осенней меженью. Половодье здесь проходит вначале весны от таяния снега и нередко при одновременном выпадении дождей. В отдельные годы наблюдаются летние паводки от наиболее ощутимых ливней. В засушливое время года балка может пересыхать [Лаврентьев, 2000; Печерина, 1980].

Питание Карасунских озер происходит за счет грунтовых вод. Водоупорным пластом является слой глин, расположенных на глубине 10-16 м, мощность составляет 4-12 м. Водоносный горизонт грунтовых вод вблизи Карасунских озер имеет сложное слоистое строение: сверху вниз представлен хорошо водопроницаемыми суглинками, слабопроницаемыми глинами и хорошо водопроницаемыми песками [Агеев, 1995].

Глубина залегания грунтовых вод в паводковый зимне-весенний период вблизи Карасунских озер изменяется от 0,1 до 10 м, преобладают глубины до 5 м. На 23 % территории в этот период наблюдается подтопление и затопление понижений, подвалов жилых домов. Подъем уровня обычно начинается в ноябре и заканчивается в апреле-мае, с июня по октябрь наблюдается постепенное снижение уровней [Агеев, 1995; Антошкина, 2001; Печерина, 1980].

3. Материалы и методы исследования

Сбор проб в трех точках Покровского озера, в бутылки по полтора литра. Далее пробы смешиваются между собой. Обработка проб проводилась под руководством сотрудников ВНИРО.

Отбор проб для качественного учета фитопланктона проводили по общепринятой методике [Кузнецов, 1983; Садчиков, 2003]. Микроскопирование фитопланктонных водорослей осуществлялось с помощью микроскопа Биолам Р-11. При этом изучались размеры и описывалась морфологическая структура водорослевых клеток. Определение видовой принадлежности проводилось по соответствующим определителям.

Методы сбора проб фитопланктона.

Пробы брались батометром. Он представляет собой груз во фторопластовой оболочке с отверстиями для воды, в который через переходное кольцо ввинчена пробоотборная бутыль. Все части батометра сделаны из одного металла. «Приповерхностный» батометр, погружается в воду так, что бы верхняя плоскость пробки находилась в 2-3 см от поверхности воды. Затем зажим расслабляется и вода по стеклянной трубке проникает в сосуд, вытесняя воздух через дренажную трубку.

Методы качественного изучения материала.

Собранный материал предварительно просматривают под микроскопом в живом состоянии в день сбора, что бы отметить качественное состояние водорослей до наступления изменений, вызванных хранением живого материала или фиксацией проб (образования репродуктивных клеток, переход в пальмеллевидное состояние. Разрушение клеток, колоний, потеря жгутиков и подвижности и т. д.). В дальнейшем собранный материал продолжают изучать параллельно в живом и фиксированном состоянии. Работа с живым материалом является необходимым условием успешного изучения водорослей. Изменяющих при фиксации форму тела, форму и окраску хлоропластов, теряющих жгутики, подвижность или даже полностью разрушающихся в результате воздействия фиксаторов. Чтобы сохранить собранный материал живым, следует всячески оберегать его от перегрева, загрязнения фиксаторами, а к изучению приступать как можно скорее.

Для микроскопического изучения водорослей готовят препараты: на предметное стекло наносят каплю исследуемой жидкости и накрывают ее покровным стеклом. Если водоросли обитают вне воды, их помещают в каплю водопроводной воды или оводненного глицерина. При длительном изучении препарата жидкость под покровным стеклом постепенно подсыхает, и ее следует добавлять. Для уменьшения испарения по краям покровного стекла наносят тонкий слой парафина.

Всего было взято 4 пробы на фитопланктон, ихтиоматериал был взят во время заморов рыбы и раков.

4. Динамика развития фитопланктона некоторых Карасунских озер города Краснодара

В системе экологического мониторинга водоемов важная роль принадлежит фитопланктону, структура и функциональные особенности которого во многом определяют состояние водных экосистем в целом. Фитопланктон оказывает непосредственное воздействие на качество воды, а показатели его количественного развития широко используются для характеристики трофического статуса водоемов. Прямая зависимость между содержанием биогенных элементов, в первую очередь фосфора, стимулирующего развитие водорослей, и их обилием позволяет прогнозировать процесс эвтрофироваиия [Трифонова, 1990]. Основным фактором, определяющим эвтрофирование, является повышение нагрузки биогенных элементов на водоемы. Изменения водных экосистем под влиянием деятельности человека протекают в основном в направлении обогащения их эвтрофирующими и/или загрязняющими веществами.

Выявляются вполне определенные элементы сходства в развитии фитопланктона Карасунских озер, прежде всего, в закономерностях сезонной и межгодовой динамики его биомассы. Так, в сезонной динамике биомассы планктонных водорослей в зависимости от погодных особенностей года, времени начала наблюдений и периодичности отбора проб регистрируются весенние, летние и осенние ее увеличения. Сезонные изменения биомассы водорослей в Покровском озере, наиболее заметно выражены в годы с антициклональным характером циркуляции воздушных масс. Весенний, летний и ранне-осенний максимумы содержания хлорофилла а (ХлФа) характерны и в целом для эвтрофных озер.

4.1 Развитие сине-зеленых водорослей

По данным М. Р. Гусева [1979] сине-зеленые водоросли живут преимущественно в пресных водах, но встречаются и на суше. Сине-зеленые водоросли, способные превращать в органические вещества атмосферный азот, могут жить на голых скалах и в пустынях. Интенсивно размножаясь летом, вызывают "цветение" водоемов. Вода окрашивается в сине-зеленый или коричневый цвет, приобретает болотный запах. При массовом цветении водорослей в воду попадают ядовитые вещества, которые приводят к гибели рыб. Эти водоросли и при жизни могут выделять в воду вещества, опасные не только для рыб, но и для других животных, способные раздражать слизистые оболочки и кожу человека, вызывая конъюнктивит и покраснение кожи.

Строение сине-зеленых водорослей:

Для цианобактерий характерна сине-зеленая окраска (отсюда название), но встречается розовая и почти черная, что связано с наличием пигментов: хлорофилла a, фикобилинов (голубого - фикоциана и красного - фикоэритрина) и каротиноидов. Среди сине-зеленых водорослей имеются одноклеточные, колониальные и многоклеточные (нитчатые) организмы, обычно микроскопические, реже образующие шарики, корочки и кустики размером до 10 см. Некоторые нитчатые цианобактерии способны передвигаться путем скольжения (клетки часто покрыты слизистым чехлом и, скользя по этой слизи, некоторые формы могут двигаться со скоростью 2-11 мкм/с, т. е. немного меньше 4 см/ч). При этом у подвижных форм никогда не бывает жгутиков. Большинство сине-зеленых водорослей неподвижны.

Размножение цианобактерий:

Размножаются цианобактерии делением (одноклеточные) и гормогониями - участками нитей (многоклеточные). Кроме того, для размножения служат: акинеты - неподвижные покоящиеся споры, образующиеся целиком из вегетативных клеток; эндоспоры, возникающие по нескольку в материнской клетке; экзоспоры, отчленяющиеся с наружной стороны клеток, и нанноциты - мелкие клетки, появляющиеся в массе при быстром делении содержимого материнской клетки. Полового процесса у цианобактерий нет, однако наблюдаются случаи перекомбинирования наследственных признаков посредством трансформации.

4.2 Виды фитопланктона

В результате исследования сезонной динамики видового состава фитопланктона Покровского озера с 2013-2014 г., было установлено следующее: летом наибольшего видового разнообразия достигали зеленые, сине-зеленые водоросли (рисунки 2-8). Число видов сине-зеленых водорослей остается примерно одинаковым на протяжении всего процесса наблюдения, лишь с августа по октябрь существует не большое увеличение видового состава. Ниже в таблице приведен пример видового состава по временам года (таблицы 1-5).

Таблица 1 - Видовой состав фитопланктона в Покровских озерах по сезонам

Таблица 2 - Видовой состав фитопланктона в летний период

Таблица 3 - Видовой состав фитопланктона в осенний период

Таблица 4 - Видовой состав фитопланктона в зимний период

Таблица 5 - Видовой состав фитопланктона в весенний период

Исходя из таблиц приведенных выше, мы можем сделать диаграммы, в которых четко будут видны численность и биомасса фитопланктона в Покровских озерах по сезонам.

Рисунок 1 - Численность фитопланктона (% от общегодового значения) в Покровском озере по сезонам

Рисунок 2 - Биомасса фитопланктона в Покровском озере по сезонам

Из рисунка 1 видно, численность фитопланктона в Покровском озере максимальная в летний период, когда средняя температура составляет 26 ºС, что благоприятно сказывается на росте и развития фитопланктона в водоеме, в осенний период, когда средняя температура воды достигает 10,5-26 ºС численность фитопланктона уменьшается. В зимний период численность фитопланктона минимальна, в водоеме наблюдалось обледенение.

На рисунке 2 отмечена биомасса фитопланктона по сезонам. В летний период биомасса максимальна и составляет 64 % от общегодового значения, а в зимний минимальна - 1 % (в осенний и летний сезоны она составляет 28 % и 7 % соответственно).

4.3 Факторы влияющие на развитие фитопланктона

Влияние света и температуры на фитопланктон.

По данным исследований Константинова температура воды и достигающая поверхности водоема солнечная радиация - наиболее важные факторы, определяющие энергетику водорослей и их способность к новообразованию органического вещества (ОВ). Для водорослей как представителей автотрофных организмов свет является фактором первостепенного значения. Он определяет их фотосинтез, рост и развитие. В процессе адаптации к изменению световых условий фотосинтетический аппарат растения настраивается так, чтобы наилучшим образом использовать лучистую энергию.

Константинов доказал, что скорость поглощения солнечной радиации и степень проникновения света в воду зависят от высоты солнца, меняющегося с географической широтой, сезоном года и временем суток, от количества растворенных в воде органических веществ, цветности воды, облачности, состояния поверхности водоема. В отсутствие ветра отражается 5 % падающей радиации на поверхность воды, при легком и сильном ветре - 15 % и 30 % соответственно. Интенсивность света с глубиной убывает. В озерах и водохранилищах с прозрачностью 1-2 м на глубину 1 м проникает не более 5-10 % энергии поступившей радиации, глубже 2 м - 0,015-0,04 Дж/см 2 - мин.

М. Р. Гусев [1979], считает, что сине-зеленые водоросли менее требовательны к свету, чем другие альгологические группы. Свет определяет фотосинтез, рост и развитие водорослей. Потребности в освещенности у разных организмов фитопланктона видоспецифичны. Требовательными к свету считают зеленые и сине-зеленые водоросли. Для осуществления максимального фотосинтеза им требуется в 1,2-2 раза меньше интенсивности солнечной радиации, чем для диатомовых и зеленых водорослей. Кузнецов отмечает, что диатомеи менее требовательны к освещению, избегают яркого поверхностного слоя, обитают на глубине 2-3 м в малопрозрачных водоемах и 15-20 м в прозрачных водах морей. Установлено, что у зеленых 17 водорослей световое насыщение наступает при 5-7 тыс. лк, у диатомовых - при 10-20 тыс. лк, динофлагеллят - 25-30 тыс. лк. Это противоречит факту, что диатомовые водоросли малотребовательны к свету. «Цветение» диатомовых в озерах часто происходит, когда световые условия очень изменчивы, а уровень радиации низкий, например, в течение весеннего или осеннего цикла перемешивания, когда клетки циркулируют по всему водному столбу. Как отмечает В. Н. Гопоненко [1876], световое насыщение наступает у одноклеточных водорослей при 6-8 тыс. лк. В культурах водорослей, выращенных при освещенности 1 тыс. лк световое насыщение наступает у зеленых - при 5-7,5 тыс. лк, у диатомовых - 1-2 тыс. лк, и у перидиниевых - при 25-30 тыс. лк. По данным

Н. П. Калиниченко [1978], для диатомовых водорослей Stephanodis cushantzschii оптимальная освещенность 2,6 тыс. лк при световом дне 12 и 16 час, для Asterionellaformosa - 5 тыс. лк при той же экспозиции.

В период наблюдения за водоемом, верхнее Покровское озеро, проводился замер температуры воды и pH с интервалом каждые 20 дней. Полученные данные представлены в таблице 6, а так же проанализированы и составлены диаграммы по некоторым представителям зеленых и сине-зеленых водорослей, с целью показать в какой сезон они достигают максимальной численности.

Таблица 6 - температурный режим и pH показатель в 2013-2014 год.

Из рисунка 3 видно, что зеленая водоросль (Ankistrodesmus acicularis) преобладает в летний период, что составляет 51 %, тогда как в зимний период ее численность составляет 2 %. Такие показатели связанны с тем, что в летний период средняя температура составила 26,6, что благоприятно сказывается на их развитии.

На рисунке 4 другой представитель зеленой водоросли (Scenedesmus quadricauda) преобладает весной, что составляет 42 %, тогда как в зимний период его численность не превышает 3 %, был обнаружен во все сезоны года.

Рисунок 3 - Численность зеленой водоросли (Ankistrodesmus acicularis) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)

Рисунок 4 - Численность зеленой водоросли (Scenedesmus quadricauda) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)

На рисунке 4 представлена численность сине-зеленой водоросли (Microcystis aerugenosa), которая преобладает в летний период, что составляет 70 %, средняя летняя температура воды была 26,6, что является благоприятным условием для ее развития. В зимний период не многочисленна, около 1 %.

На рисунке 5 видно, что сине-зеленой водоросли (Oscillatoria tenui) преобладает в летний период, что составляет 63 %, в зимний период не обнаружена.

Рисунок 5 - Численность сине-зеленой водоросли (Microcystis aerugenosa) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)

Рисунок 6- Численность сине-зеленой водоросли (Oscillatoria tenuis) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)

На рисунке 7 представлена диатомовая водоросль (Navicula platystoma), которая достигает максимальной численности в осенний период 48 %, когда средняя осенняя температура воды 17,5 0С, и осенний период 35 %, средняя температура воды весной 13 0С.

Рисунок 7 - Численность диатомовой водоросли (Navicula platystoma) в Покровском озере, 2013 г., (% от общегодового значения)

4.4 Оценка качества воды в Карасунских озерах

Экосистемы Карасунских озер особенно чувствительны к антропогенным воздействиям, поскольку являются конечным звеном ландшафтной структуры, на функционирование которых оказывают влияние все изменения, происходящие по площади водосборного бассейна.

Проанализировав ряд работ по развитию фитопланктона в различных озерах можно заключить, что при увеличении антропогенного воздействия разной направленности (гидрохимической, гидротехнической) на экосистему озер первых реагирует фитопланктонное сообщество, в котором происходят следующие изменения:

1. снижается как флористическое, так и ценотическое значение диатомовых водорослей, усиливается зеленых (преимущественно за счет представителей хлорококковых водорослей) и, в меньшей степени, сине-зеленых;

. повышаются количественные показатели развития альгофлоры планктона;

. увеличивая трофический статус состояния водотоков, что, в свою очередь, приводит в диатомовой составляющей альгоценозов к возрастанию отношения числа видов центрических диатомей.

4. получают селективное преимущество быстро растущие виды с большим отношением поверхности клетки к ее объему, имеющие незначительные размеры и высокую продуктивность;

увеличивается доля участия в формировании альгоценозов организмов, способных к гетеротрофному типу питания.

Во время наблюдения за верхним покровским озером в период с 2013 по 2014 год, были взяты пробы на химический анализ воды. Результаты приведены в таблицах ниже.

Таблица 7 - Исследования поверхностного слоя воды верхнего Покровского озера

Как видно из таблицы 7 хлориды не превышали гигиенический норматив не на момент взятия пробы осенью, 15 сентября, не весной, 12 мая, их показатели так же не отличаются друг от друга. Нитриты (по NO2) так же не превышают гигиенический норматив не в сентябре не в мае, однако в сентябре, их содержание было на 0,06 мг/л больше чем в мае. Нитраты (по NO3) в обоих случаях были в норме, не превышая гигиенический показатель, но в мае их было на 0,08 мл/л меньше чем в пробе за сентябрь. Растворенный кислород был не критическим, что соответствует гигиеническому показателю 4,0 мг/л, наибольшее значение 11,4 мл/г было в мае, что на 3,57 мл/г больше чем в сентябре. По показателю БПК-5 (биохимическое потребление кислорода - количество кислорода <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4>, израсходованное анаэробное <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%8D%D1%80%D0%BE%D0%B1%D1%8B> биохимическое окисление под действием микроорганизмов <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D1%8B> и разложение нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде) в обеих пробах было выявлено превышение гигиенического показателя, не более 4,0 мгО2/л, в сентябре было превышение на 0,72 мгО2/л, а в мае на 1,53 мгО2/л, разница осенней и майской пробы составляет 0,81 мгО2/л. Окисляемость перманганатная так же была выше гигиенического показателя, 5,0 мгО/л, в сентябрьской пробе была превышена в 5,7 раза, а в майской в 4,5 раза. В сентябре перманганатная окисляемость была на 6,3 выше перманганатной окисляемости в мае. Аммиак не превышал гигиенический показатель в обоих случаях, но в сентябре значение было близкое к нему 1,51 мг/л, что на 0,48 больше чем в мае. Из данного анализа можно сделать вывод, что в данном водоеме наблюдается кислородная недостаточность.

.5 Рекомендации по мелиорации Покровского озера

Карасунские озера - памятник природы нашего города, который нужно сберечь. За Карасунскими озерами необходим уход, для того чтобы они не превратились в болота их чистят от илистых отложений. В настоящее время экологическая и санитарная обстановка акватории водоемов и прилегающей к ней территории находится в неудовлетворительном состоянии. Практически все озера заилены, заросли на 75 - 99 % погруженной и полупогруженной водной растительностью и загрязнены, в них нарушен водообмен, проточность сведена к минимуму, утрачена их дренирующая способность, что приводит к подтоплению обширных, прилегающих к озерам, застроенных территорий. Из-за слабой проточности в акватории озер происходит застой воды, в летнее время ее цветение и активизация процессов гниения растительных остатков. За водоемом верхнее Покровское озеро проводилось исследование. За этот период было взято и обработано четыре пробы фитопланктона. Дважды брались пробы воды на химический анализ. Многие из показателей были выше нормы, что говорит о том, что в Покровском озере неблагоприятная среда. Установлен видовой состав фитопланктона, а так же какие виды преобладали посезонно.

В настоящее время изучается вопрос использования сине-зеленых водорослей в качестве корма для рыб в естественных условиях их обитания. Однако поедаемость и пищевая ценность этих водорослей пока не изучена. Имеются разноречивые данные о их токсичности не только для холоднокровных, но и для теплокровных животных.

При массовом развитии сине-зеленых водорослей могут происходить не только заморные явления, но и появление признаков токсикации. Эти отравления обычно происходят в жаркий период года. Для того, чтобы не допускать «цветения» воды, в озера можно запустить разные виды рыб, которые будут поедать фитопланктон. Например, толстолобика. По данным Боруцкого, толстолобик в период «цветения» водоема потребляет все виды микроводорослей, в том числе и сине-зеленые. Аналогичные сведения имеются и в отношении питания рыб других видов [Гусев, Никитина, 1979].

Наши рекомендации: для улучшения экологического состояния водоема провести ряд работ по очистке водоема и прилегающей к нему территории. Целесообразна установка аэратора воздушно-капельного типа, а так же проведение известкования 100-200 кг/га гашеной извести, вселение годовиков белого толстолобика массой 30-50 г по 500 экз./га.

Поддержать дальнейшие исследования данного водоема, для дачи более точной характеристики и в дальнейшем, на основании всех данных произвести зарыбление данного водоема с целью его использования, как объекта любительского и спортивного рыболовства и места окультуренного отдыха гостей и жителей города.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе дана общая характеристика водоема, его историческое положение и современное состояние.

1.  Был изучен температурный режим, было выяснено, что максимальные температуры воды достигаются в летний период, что составило 26,9 0С, средняя температура в летний период 26,6 0С, осенью максимальная температура воды 25,7 0С, а минимальная 10,8 0С, средняя температура осенью 17,5 0С. Зимой наблюдалось в декабре - начале января частичное, затем и полное обледенение водоема, в конце февраля температура была 5,6 0С. Весной, наибольшая температура была в мае 17,1 0С, а средняя температура воды за весь весенний период 13 0С, но нужно отметиться, что в год наблюдения, была достаточно холодная весна.

2.      Была взята проба поверхностных вод водоема для химического анализа по 7 показателям: хлориды, нитриты (по NO2), нитраты (по NO3), растворенный кислород, БПК-5, Окисляемость перманганатная, аммиак, по результатам анализа было выявлено превышение гигиенического показателя БПК-5, что свидетельствует о недостаточном нахождении растворенного кислорода в воде.

.        Был определен качественный и количественный составы фитопланктона - преобладают представители зеленых и сине-зеленых водорослей в летний период, суммарная биомасса зеленых водорослей 2597,41 мг/м3, суммарная численность 5777 млн кл./м3, суммарная биомасса сине-зеленых водорослей 20725,38 мг/м3, суммарная численность 18160 млн кл./м3, когда температура воды наиболее благоприятна для их роста. В меньшем количестве были обнаружены представители диатомовых водорослей в летний период, суммарная биомасса 29595,89 мг/м3, суммарная численность 25272 млн кл./м3 и осенний период, суммарная биомасса 136,26 мг/м3, суммарная численность 888 млн кл./м3. Представители эвгленовых водорослей обнаружены в летний, суммарная биомасса 6259,92 мг/м3, суммарная численность 1108 млн кл./м3, осенний, суммарная биомасса 3652,86 мг/м3, суммарная численность 900 млн кл./м3, и весенний периоды, суммарная биомасса 16,34 мг/м3, суммарная численность 20 млн кл./м3. Золотистые водоросли были представлены одним видом, обнаружены в зимний период, суммарная биомасса 1,17 мг/м3, суммарная численность13 млн кл./м3.

Предложены рекомендации по улучшению состояния водоема, такие как: установление аэратора воздушно-капельного типа, очистка водоема и прилегающей территории, а так же известкование его гашеной известью 100-200 кг/га, вселение годовиков белого толстолобика.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.    Абакумова В.А. Руководство по гидробиологическому мониторингу экосистем. Под ред. В.А. Абакумова. СПб. Гидрометеоиздат. 1992. 318 с.

2.      Агеев В. Н., Лаврентьев Г.И. Карта гидрогеологических условий г. Краснодара и прилегающих территорий масштаба 1:10000 (пояснительная записка). Краснодар, 1995. Фондовые материалы СевКавТИСИЗа. С.125.

.        Аванесова, М., Карасуны-мини-курорт в мегаполисе./М. Аванесова//Краснодарские известия - 2007.-15 июня. С.4.

.        Антошкина Е.В., Дворецкий Р.В., Антошкина А.В. Районирование территории города Краснодара по степени устойчивости к динамическому воздействию //Материалы XIV межреспубликанской научной конференции. «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий». Краснодар, 2001. С.78-81

.        Баранов С. А., Есипова М. А. Инструкция по оперативному контролю за состоянием воды и предупреждением заморов рыб в прудовых хозяйствах. М.: ВНИИПРХ, 1980.16 с.

.        Бардадым В.П. Этюды о прошлом и настоящем Краснодара. Краснодар: кн. изд-во, 1978. 128 с.

.        Борисов В. И. Реки Кубани. Краснодар. Кн. Изд-во, 1978. 80 с.

.        Виноградова К. Л., Голлербах М. М., Зауер Л. М., Сдобникова Н.В. Определитель Пресноводных водорослей СССР. Выпуск 13. Зеленые водоросли. Ленинград. «Наука» 1980. 98 с.

.        Гайсина Л.А., Фазлутдинова А.И., Кабиров Р.Р. Современные методы выделения и культивирования водорослей. Учебное пособие. Уфа. Изд-во БГПУ. 2008. 152 с.

.        Галустян П. Т., Горошко В.П. и др. Рыбное хозяйство, выпуск 28 Киев, изд. «Урожай» 1979. 85 с.

.        Голлербах М. М., Косинская Е. К., Полянский И. В. Определитель пресноводных водорослей. Выпуск 2. Сине-зеленые. Государственное издательство «Советская наука» Москва. 1953. 487 с.

.        Гопоненко В.Н. Влияние внешних факторов на метаболиз хлорофилла/ В.И.гопоненко, АН БССР, ин-т фотобиологии.-минск: «наука и техника», М.: 1876. 270 с.

.        Горшнев К.А., Путешествие по родному краю. М.: 1983. С. 3.

.        Гусеев М. Р., Никитина К.А. Цианобактерии: (физиология и метаболизм).- М.: Наука, 1979. 228с.

.        Дедусенко-Щеглова Н.Т., Голлербах М. М. Определитель пресноводных Водорослей СССР. Выпуск 5. Желтозеленые водоросли. Издательство академии наук СССР Москва-Ленинград 1962. 34 с.

.        Доклад о состоянии окружающей среды Краснодарского края в 2007 г. Краснодар, 2007. С. 225.

.        Емельянов И.Г. Роль разнообразия в функционировании биологических систем. Киев. Акад. наук. Укр. 1992. 63 с.

.        Емтыль М.Х., Пашков А.Н. О гибели рыб в Покровском озере. №06.02-09/145 от «08» октября 2013г. На №07/566 от 02.10.2013г.

.        Доклад о состоянии природопользования и об охране окружающей среды Краснодарского края в 2010 г. Краснодар, 2011. С. 344.

.        Илюхин С.Р., При реке Кубани, в Карасунском куте или ландшафтная экология Екатеринодара в историческом плане. Краснодар: ООО “Кубаньпечать”, 1998. С. 73.

.        Калиниченко Н.П. Организация и технология работ по защите почв от водной эрозии:[Учеб. пособие для сред. Сел.FTYJ.- 2-е изд., ИСПР. И ДОП.-М.: Высш. Школа 1978. 240с.

.        Карта г. Краснодара. М 1:22000. Справочно-картографическое издание. 2006. 54 с.

.        Климат Краснодара /Под ред. Ц.А. Шверц, Т.И. Павличенко. Л.: гидрометеоиздат, 1990. С. 43.

.        Краснодарские известия от 7 октября 2003г., 7 февраля 2009. С.15.

.        Криворотов С.Б.1, Пещерская Е.М. К изучению фитопланктона Карасунских озер урбоэкосистемы города Краснодар. Международный научно-исследовательский журнал. Кубанский государственный университет. Краснодар, 2010. С.43

.        Крылова А. Г., Водные Биоценозы: закономерности формирования и практическое значение: Учебное пособие - Краснодар, изд. Кубань. Ун-та, 1982. С.17

.        Крылова Е. А. В чем причин гибели рыбы в Карасуне? /Е. Крылова Краснодарские известия - 2005. 13 окт. Краснодар. С.18.

.        Константинов А.С. Общая гидробиология. Учеб. для студентов биол. спец. вузов. М. Высш. шк. 1986. 472 с.

.        Кузнецов С.Н., Дубинина Г. А. Методы изучения водных микроорганизмов. М. 1983. 49 с.

.        Левич А.П., Булгаков Н.Г., Максимов В.Н. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. М. НИА - Природа. 2004. 271 с.

.        Лаврентьев Г.И., Антошкина Е.В. Некоторые факторы подтопления города Краснодара низменности. //Вестник КРГО. Вып. 2. Ч. 2. Краснодар, 2000. 236 с.

.        Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. СПб. Крисмас+. 2004. 248 с.

.        Мошкова Н. А., Голлербах М.М. Определитель пресноводных водорослей СССР. Выпуск 10 (1). Зеленые водоросли. Ленинград. Издательство «наука» 1986. С. 10-12.

.        Печерина Л.А. и др. Краснодар: география, история /Л.А. Печерина, И.А.Терская, А.А. Оробец - Краснодар: Перспективы образования. 2013 г. 168 с.

.        Печерина Л.А., Памятники природы Кубани: научно-популярные очерки Краснодар: Перспективы образования, 2012 - 160 с.: ил. С. 61-64.

.        Попова Т. Г. Определитель пресноводных водорослей СССР. Выпуск 7. Эвгленовые водоросли. Государственное издательство « советская наука». Москва, 1955. 39 с.

.        Смаглюлова З. Река Карасун: вчера, сегодня, завтра. От мечты к реальности/отв. За вып. З. Смаглюлова//Кубань сегодня. 2004. 25 февраля. С.3

.        Трифонова Т. А. Прикладная Экология: учебное пособие для студентов вузов/Трифонова Т.А., Мищеренко Н.В.-М.: Академический проект: Традиция, 2005.382 с.

.        Шевченко Д., Карасуны опять «благоухают», кто виноват. Краснодар. Изв-2006.-3 ноября. С.4

.        Эргашев А. Э. Определитель протоккоковых водорослей. Кн. П., Изд-во «Фан» Узбекский ССР, Ташкент . 1979. 35 с.

.        Ясинский И. Черная вода Карасунов // Московский комсомолец на Кубани. 2013. 30 янв. - 6 февраль. Краснодар. С.25