Экологические проблемы малых водоемов

Малые водоемы питаются в основном за счет ирригационных каналов из рек, ручьев или за счет подземных родников. Чем интенсивнее они «промываются», тем дольше остаются чистыми. Любой водоем, в том числе и копаный пруд, достаточно быстро зарастает прибрежно-водной растительностью, заселяется водными организмами и сорной рыбой. Если пруд не эксплуатируется, и в нем не проводятся мелиоративные работы (таковыми чаще всего являются противопожарные водоемы), он становится рассадником выплода комаров, быстро зарастает и заболачивается. Скорость этого процесса зависит от интенсивности поступления в водоем биогенных веществ (со стоками, при купании людей, животных и др.). Поэтому водоем необходимо постоянно чистить, убирать растительность, ил, укреплять берега, проводить иные мелиоративные работы.

Зарастание водоемов осуществляется за счет развития прибрежно-водной растительности. Водная растительность водоемов подразделяется на прибрежную (тростник, рогоз, камыш, канадский рис, бекмания), водную (рдесты, роголистник, элодея), растения с плавающими листьями на поверхности воды (кубышки, кувшинки, ряски, телорез и др.).

Прибрежная растительность укрепляет берега и защищает водоем от водной эрозии. Водная растительность выполняет еще одну важную функцию, защищает водоем от загрязнений. С поверхностными стоками в водоем поступает большое количество органических и минеральных веществ, удобрения, детергенты, нефтяные загрязнения. Заросли прибрежных и водных растений являются своеобразным фильтром; механически задерживают минеральные и органические взвеси, и минерализует их. Оседанию взвеси способствует замедленное течение в зоне зарослей и слизь на поверхности погруженных растений. Для эксплуатации таких природных биофильтров необходима периодическая уборка растений. В противном случае они сами после отмирания станут причиной дальнейшего загрязнения водоемов. При регулярном выкашивании и уборке растений можно снизить содержание в водоеме минеральных веществ, к примеру, фосфора до 60% (в зависимости от типа водоема и степени его эксплуатации).

Прибрежно-водные растения – это пищевой компонент для организмов и среда обитания. С зарослями макрофитов связана жизнь многих насекомых, водных беспозвоночных, рыб, птиц и млекопитающих. Видовое разнообразие животных и растений в зарослях макрофитов значительно выше, чем в открытой части водоема, велика численность и биомасса планктонных и бентосных (донных) организмов.

В зарослях растений рыбы мечут икру; здесь же происходит нагул молоди и взрослых рыб, которые питаются обитающими в зарослях простейшими, ракообразными, червями, личинками насекомых и, конечно, самими же растениями. Мальки рыб находят среди зарослей укрытия от хищников и неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Водная растительность оказывает большое влияние на гидрохимический режим водоемов; она регулирует не только концентрацию кислорода и углекислоты в воде, но и влияет на минеральный состав воды, кислотность и другие показатели. В зоне произрастания погруженных растений физико-химические процессы более динамичны, чем в открытых участках. Этому способствуют не только сами растения, но и их обрастатели растений (перифитон), бактерии, планктонные и бентосные организмы. Водные растения являются важным компонентом любого водоема, в том числе и рыбоводных прудов, однако площадь их зарастания не должна превышать 20%. В противном случае они становятся нежелательным компонентом и начинают загрязнять водоем. Поэтому необходимо постоянно следить за зарастанием прудов, регулярно выкашивать и убирать растительность.

В открытой части водоема обитают микроскопические водоросли. Их бывает настолько много, что порой окрашивают воду в различные цвета (в зависимости от видового состава). Размер этих водорослей достигает 10-50 мкм и более. Они служат кормовой базой для зоопланктона (ракообразных, простейших, коловраток) и основными поставщиками кислорода в толще воды.

Повышенное содержание биогенных веществ (особенно в рыбоводных прудах) приводит к интенсивному развитию водорослей и «цветению» водоемов. Этот процесс называется эвтрофированием. При эвтрофировании водоемов происходит резкое увеличение биомассы фитопланктона, в основном за счет развития синезеленых водорослей (их еще называют цианобактериями). Наиболее массово развиваются виды синезеленых из родов Microcystis, Aphanizomenon, Anabaena, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, причем продолжительность такого цветения может достигать двух месяцев. Механизм «взрывного» характера развития синезеленых связан с колоссальным потенциалом их размножения. Дополнительная причина, которая способствует развитию синезеленых, это небольшое турбулентное перемешивание таких водоемов. В значительной мере по этой причине «цветут» равнинные водохранилища, особенно в южных регионах страны.

При «цветении» водоемов и особенно при отмирании водорослей происходят значительные структурные изменения в водных сообществах. Цианобактерии становятся доминирующей группой, вытесняя другие виды водорослей. Из сообщества выпадают диатомовые, динофитовые, золотистые водоросли. В то же время, увеличивают численность эвгленовые водоросли, способные потреблять органические вещества.

Массовое развитие синезеленых приводит к увеличению содержания органического вещества в растворенной и взвешенной формах. Их разрушение осуществляется бактериями с интенсивным потреблением кислорода. Органического вещества становится настолько много, что в водоеме наблюдается дефицит кислорода. Если в летнее время в верхнем слое водоема дефицит кислорода сравнительно легко восстанавливается за счет газообмена с атмосферой и фотосинтеза водорослей, то зимой, в период ледостава, в придонном слое возможно полное потребление кислорода. При интенсивном развитии синезеленых уже с августа в толще воды может наблюдаться дефицит кислорода, а в придонной части – заморные явления. В зимнее время заморы часто происходят во всей толще воды, что приводит к массовой гибели рыб. Недостаток кислорода является одной из причин образования в придонной зоне сероводорода и метана.

Развитие синезеленых отрицательно сказывается на зоопланктонном сообществе. Это связано с тем, что зоопланктон в основном питается мелкими водорослями, тогда как при «цветении» водоемов развиваются в основном колониальные формы, которые практически не потребляются зоопланктоном (во многом из-за своих размеров). Они включаются в трофическую цепь только после их разрушения бактериями. В составе зоопланктона происходит уменьшение их видового разнообразия в сторону упрощения сообщества. Наблюдается преобладание мелких видов с коротким жизненным циклом развития (ветвистоусых рачков и коловраток), которые не могут столь интенсивно утилизировать органическое вещество.

Ракообразные – большая группа беспозвоночных, обитающие в толще воды. В пресных водоемах ракообразные наиболее разнообразны в составе зоопланктона. Большинство из них являются фильтраторами, отфильтровывают микроскопические водоросли, бактерии и детрит – мертвое органическое вещество. Их роль настолько велика, что всего за одни сутки могут профильтровать всю толщу вод пруда. Среди них наиболее крупными являются дафнии. К примеру, Daphnia magna достигает всего 3-5 мм. Все они обладают высокой плодовитостью. Так, дафнии в природных условиях живут от одного до трех месяцев и за это время рождают до 1000 экземпляров молоди. Ракообразных специально разводят в прудах в качестве корма для мальеок рыб.

Количество бактерий в прудах в зависимости от степени эксплуатации достигает 10-50 млн. кл/мл. Даже в чистых водоемах численность бактерий достигает одного миллиона в миллилитре воды. Они отфильтровываются зоопланктонными организмами, и служат им пищей. Основная функция бактерий в водоеме – это разрушение органического вещества. При интенсивном разрушении органического вещества, количество кислорода в толще водоема может снизиться до крайне низких значений. В зимнее время заморы в прудах являются обычным явлением и связаны с деятельностью бактерий. Поэтому такие водоемы необходимо регулярно аэрировать.

В любом водоеме значительная часть взвешенного вещества представлена мертвым органическим веществом – детритом. На его долю приходится до 80-90% общей взвеси. Он образуется за счет отмирания живых организмов. Количество частиц детрита, находящихся в толще воды прудов, достигает 200 тысяч в 1 мл воды, размер до 50 мкм, поэтому он достаточно долго находится во взвешенном состоянии. Его общая площадь в прудах может достигать 20-50 м² в одном кубическом метре воды. На этой огромной поверхности протекают физико-химические, микробиологические и ферментативные процессы.

Детрит, хотя и оседает с небольшой скоростью (около одного метра в сутки), но в неглубоких водоемах достаточно быстро оказывается на дне. За время оседания органическое вещество не успевает полностью разложиться и обогащает илы все новыми порциями органического вещества. С одной стороны, это является хорошей кормовой базой для донных организмов, с другой – приводит к интенсивному потреблению кислорода и способствует заморным явлениям.

Любой водоем (даже не связанный с рекой) быстро заселяется водными организмами. Одни из них прилетают сами (насекомые), другие заносятся в водоем при паводках или на оперении водоплавающих птиц и шерсти животных.

При умеренном зарастании водоемов прибрежно-водной растительностью создаются благоприятные условия для развития фитофильной фауны. Наибольшего развития в небольших водоемах достигают моллюски, хирономиды (мотыль) и олигохеты (черви), личинки насекомых. Они служат кормом для рыб. Многих из них специально разводят в качестве живого корма.

Наиболее распространенными представителями пресноводного бентоса являются малощетинковые черви – олигохеты. Они встречаются в любых водоемах, но большой численности достигают в илистых грунтах прудов и сточных загрязненных водах. Численность их достигает несколько десятков тысяч экземпляров на 1 м². Все они питаются илами и обитающими в них бактериями и простейшими. Так они участвуют в очищении водоемов.

В зообентосе видное место по биомассе занимают брюхоногие моллюски (или улитки). В зарослях растений наблюдается их большое видовое разнообразие. Здесь обитают прудовики, физы, катушки, битинии, затворки, живородки и др. Численность отдельных видов достигает 500 экз./м².

Насекомые составляют самую большую (по численности видов) часть пресноводного макробентоса и часто доминируют в донных сообществах по численности и биомассе. В воде обитают личинки многих насекомых. В зарослях развиваются личинки стрекоз, которые являются хищниками. Личинки поденок обитают в илах, под камнями, на водных растениях. Большинство из них являются детритофагами. Хотя большая часть видов поденок обитает в реках, в ручьях, однако и в прудах развиваются виды, которые дают достаточно высокие биомассы.

Много личинок жуков (плавунцы, вертячки, водолюбы). Одни из них являются хищниками, другие поедают водные растения, третьи – перифитон, детрит.

Одна из преобладающих групп бентоса – это личинки комаров–звонцов. В научной литературе они называются хирономидами (в обиходе – мотылем), играют важную роль в очищении прудов, потребляют илы (за сутки в несколько раз больше, чем масса их тела). Сбор мотыля является неплохим бизнесом. В водоемах, богатых илами, с 1 м² можно «намыть» до 1 кг мотыля. Имеются сведения, что с 1 га поверхности рыбоводных прудов вылетает от 15 до 30 млн. этих насекомых, что составляет около 40 кг сырой массы живого вещества.

Для увеличения кормовой базы рыбоводных прудов используют метод привлечения насекомых на свет. Насекомые при использовании соответствующих ламп летят с расстояния 1 км и более. Привлеченные таким образом насекомые спариваются и откладывают в водоем яйца, другие падают в воду и становятся кормом для рыб. Кроме того, насекомых можно отлавливать специальными ловушками и скармливать рыбам. Благодаря применению этих простейших способов привлечения насекомых к прудам можно значительно повысить кормовую базу и тем самым улучшить условия питания рыб. Так, общая масса насекомых, привлеченных на свет за сезон на площади 1 га, может достичь одной тонны.

Все водные растения и живые организмы рано или поздно отмирают и оказываются на дне пруда. Личинки насекомых и ракообразные в течение жизни постоянно линяют и сбрасывают свои покровы. Так, Daphnia magna за свою короткую жизнь линяет до 25 раз, другие ракообразные – 10-20 раз. Личинки насекомых также многократно линяют, поденки – до 25 раз за личиночный период. В результате этого идет постепенный процесс накопления органического вещества. Бактерии, обитающие на дне, интенсивно разлагают это органическое вещество. Их численность на дне огромна. Биомасса бактерий в наилке порой бывает выше, чем биомасса всех донных обитателей. Донные организмы, питающиеся илами, усваивают именно бактерий и простейших, а не сами илы. Количество бактерий в илах достигает несколько миллиардов клеток на 1 грамм его сухого вещества, причем в самих микроорганизмах содержится от 7 до 17% всего органического вещества ила.

Приведенное выше показывает, что водоем представляет собой динамичную и сложную систему. Знание и понимание протекающих в водоеме процессов позволяет значительно повысить рентабельность при выращивании рыбы.

А.П.Садчиков, профессор МГУ имени М.В.Ломоносова, вице-президент МОИП
moip.msu.ru