Экологическая оценка качества воды реки Миасс: в пределах Челябинской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Артеменко, Борис Александрович

• Артеменко, Борис Александрович
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Артеменко, Борис Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3 ГЛАВА 1. Современные представления о биоиндикации водных

экосистем

1.1. Источники загрязнения и мониторинг поверхностных вод

1.2. Подходы к оценке экологического состояния поверхностных вод

1.3. Обзор физико-химических и гидробиологических исследований во- 27 доемов Челябинской области

ГЛАВА 2. Материал и методы исследования

2.1. Физико-географическая характеристика объекта исследования

2.2. Обоснование выбора района исследования

2.3. Методы и методики оценки качества поверхностных вод

2.4. Морфологическая характеристика отдела Cyanoprokaryota 44 ГЛАВА 3. Экологическое состояние воды реки Миасс (обсуждение 49 результатов исследования)

3.1. Видовой состав и дифференциальные диагнозы тест-объекгов

3.2. Анализ физико-химических показателей загрязненности среды

3.3. Гидробиологическая и сапробиологическая оценка качества воды 74 реки Миасс

3.4. Комплексная оценка трофического состояния воды реки Миасс 83 Заключение 89 Выводы 91 Предложения 92 Список литературы 93 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экологическая оценка качества воды реки Миасс: в пределах Челябинской области»

ВВЕДЕНИЕ

Роль ресурсов поверхностных вод в жизни и производственной деятельности человека чрезвычайно велика. Они используются для водоснабжения и орошения, ведения промысла, транспорта, производства электроэнергии и промышленных товаров. Бурное развитие экономики в XX в. привело к резкому возрастанию всевозможных отходов и массовому заражению водных объектов, причем часто такими веществами, которых нет в естественном состоянии. Все это приводит к засорению, истощению и загрязнению водных объектов (Биоиндикация..., 2007).

В связи с этим охрана поверхностных вод от загрязнения является актуальной задачей. Одним из важных направлений охранной деятельности выступает мониторинг поверхностных вод, что отражено в нормативно-правовых документах, таких как, Водный кодекс РФ от 03.06.2006 г. №74-ФЗ с изменениями и дополнениями от 28.12.2010 г.

В настоящее время государственная служба наблюдений за состоянием окружающей среды (ГСН) проводит контроль за загрязнением вод и руководствуется документами РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям», (2002), Р 52.24.309-2004 «Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета», (2005).

Комплексные исследования в рамках вышеприведенных нормативных документов успешно проведены для водохранилищ Красноярска (Е. С. Кравчук, 2004); водоемов Псковской области (Д. Н. Судницына, 2005); для реки

с

Малая Кокшага в пределах г. Йошкар-Олы с использованием Daphnia magna Straus и Ceriodaphnia affinis Lilljeborg (П. В. Бедова, 2007).

В целом ряде исследований авторы предлагают различные объекты для оценки качества воды, в большей степени основываясь на их видовом составе: О. П. Баженова (2005), О. П. Баженова, Н. Н. Барсукова, О. А. Коновалова (2010); Н. Н. Барсукова (2011) - для реки Иртыш и ее притоков; Т. В. Нику-

лина (2006) - реки Раздольная Приморского края; Л. В. Тумбинская (2006) -реки Москвы и ее притоков в черте г. Москвы; И. Н. Стерлягова (2009) - рек Кожма и Щугор (республика Коми), Ю. Н. Шабалина (2009) - для бассейна реки Ижма (республика Коми) и др.

Что касается непосредственно объекта нашего исследования - реки Миасс, являющейся крупной водной артерией Челябинской области и используемой для промышленных и хозяйственно-бытовых нужд населения, с двумя водохранилищами: Аргазинским и Шершневским - то к настоящему времени подобных работ не проведено, за исключением оценки экологического состояния воды Шершневского водохранилища (Ю.И. Сухарева, И. И. Ходо-ровская, С. Г. Ницкая, Л. В. Дерябина, Е. В. Гаврилова, Е. А. Пряхин, В. А. Ячменев (2002, 2007, 2009), где в качестве тест-объектов использованы виды отдела Суапоргокагуо1а. За последние десятилетия русло реки подверглось значительному антропогенному воздействию, что привело к ее сильному загрязнению и нарушило гидрохимические показатели в реке, вследствие чего значительно вырос уровень эвтрофии водоема.

Цель работы: провести комплексную оценку класса трофности воды реки Миасс с помощью физико-химических и гидробиологических показателей. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучить видовой состав цианопрокариот на разных станциях отбора проб.

2. Определить и проанализировать физико-химические показатели воды реки Миасс.

3. Используя цианопрокариот в качестве тест-объектов, определить са-пробиологическое состояние реки Миасс.

4. Выявить динамику видовой структуры доминирующего комплекса цианобактерий.

5. На основании гидрохимических и гидробиологических показателей суммарно оценить класс трофности и качество воды реки Миасс на разных станциях.

Научная новизна исследования.

Впервые на достаточно большом территориальном выделе (более 260 км) проведено комплексное экологическое исследование воды реки Миасс в пределах городской агломерации - г. Челябинск - и некоторых административно-территориальных центров (г. Миасс, с. Миасское, д. Бутаки) и установлена корреляционная зависимость между физико-химическими и гидробиологическими показателями в определении трофического состояния водоема. Выявлено, что в реке Миасс в летний период происходит массовое развитие цианобактерий со сменой доминирующих видов сообществ. Для сообществ цианобионтов реки Миасс рассчитаны: показатель видового богатства (К), индекс видового разнообразия Шеннона (Н), индекс полидоминантности (Р), индекс выравненное™ Пиелу (Е), индекс доминирования Симпсона (С). Определены доминирующие виды сообществ цианобионтов. На основании качественных и количественных данных выявлена индикаторная значимость доминирующих групп цианопрокариот и их сапробность.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Результаты исследования расширяют представления о влиянии экологических факторов на количественное развитие, сукцессию цианобактерий и показывают целесообразность использования этой группы организмов в качестве индикаторов состояния водных объектов. Это позволяет прогнозировать трансформацию водной экосистемы при дальнейшей антропогенной нагрузке.

Результаты работы представляют научный и практический интерес в сфере изучения закономерностей сезонной динамики видовой структуры доминирующего комплекса цианобактерий в проточных водных экосистемах на примере реки Миасс.

Материалы диссертации используются в учебном процессе в рамках курсов «Биоиндикация качества воды и степени загрязнения водоемов», «Гидробиология», «Экологический мониторинг» на кафедре общей экологии ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный университет», а также при проведении занятий с учащимися МБУДОД «Центр детский экологический (эколого-биологический)» г. Челябинска и в качестве рекомендаций для промышленных предприятий.

Положения, выносимые на защиту:

1. Для оценки трофности водоемов следует учитывать видовой состав планктона и его численность, а также физико-химические показатели воды и концентрацию биогенных элементов;

2. В пределах исследованных станций наблюдается изменение оценки суммарного класса трофии при различном характере антропогенного воздействия.

Апробация работы. Материалы диссертации и отчеты о работе были представлены на заседаниях кафедр ботаники и зоологии (2008-2010 гг.), анатомии, физиологии человека и животных (2011 г.) ЧГПУ; на V Международной научно-практической конференции «Урбоэкосистемы: проблемы и перспективы развития» (Ишим, 2010); XLVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, 2010); III Международной научно-практической очно-заочной конференции «Адаптации биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2010); Международной научной конференции, посвященной 110-летию А. А. Уранова «Современные проблемы популяци-онной экологии, геоботаники, систематики и флористики» (Кострома, 2011); II Всероссийской конференции «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге» (Сыктывкар, 2009); Всероссийской научной конференции посвященной, памяти JI. В. Бардунова «Проблемы изучения и сохранения растительного мира Евразии» (Иркутск, 2010); Всероссийской с

международным участием молодежной научной конференции «Биология будущего: традиции и инновации» (Екатеринбург, 2010); II заочной Всероссийской научно-практической конференции «Географическое пространство: сбалансированное развитие природы и общества» (Челябинск, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Текст диссертации составляет 131 страница и включает Введение, 3 главы, Заключение, Выводы, Предложения и Приложения, содержит 12 таблиц и 18 рисунков. Список литературы представлен 157 источниками, в том числе 28 - на иностранных языках.

Личное участие автора в получении научных результатов. Исследование содержит фактический материал собранный лично автором в период с 2007 по 2011 гг. Соискателем разработана идея, определены цель, задачи и программа исследования. Самостоятельно выбраны методы исследования, собран полевой материал, проведена его камеральная и статистическая обработка.

Благодарности. Работа над диссертацией сопровождалась поддержкой глубокоуважаемых коллег, которым автор выражает искреннюю признательность. Особую благодарность хотелось бы выразить, д.б.н., профессору С. Ф. Лихачеву, под чьим пристальным руководством было выполнено настоящее исследование. Искренне и сердечно выражаю благодарность заведующей кафедрой общей экологии Челябинского государственного университета, д.б.н., доценту И. А. Гетманец за всестороннюю поддержку и бесценное консультирование на всем протяжении подготовки работы. Глубоко признателен за помощь в проведении биохимических исследований проб воды заведующей лабораторией водных экосистем и технологий воды учебного научно-исследовательского центра биотехнологий Челябинского государственного университета, к.т.н., доценту Н. И. Ходоровской, а также сотрудникам лаборатории к.б.н., н.с.

С. В. Крайневой и инженеру-лаборанту Л. Н. Молдановой; за консультации по их анализу, к.х.н., доценту кафедры общей экологии А. Р. Сибир-киной. Ценными и полезными были консультации по вопросам физико-географической характеристики объекта исследования, полученные от заведующей кафедрой географии и методики преподавания географии Челябинского государственного педагогического университета, к.г.н., доцента М. В. Паниной. Также признателен за помощь в определении видовой принадлежности цианопрокариот заведующей лабораторией физических и химических методов в экологии Челябинского государственного университета, альгологу М. Л. Шиманской. От всего сердца выражаю искреннюю признательность и вечную благодарность моим родителям, а также родным и близким за поддержку и всестороннюю помощь на всех этапах выполнения работы.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О БИОИНДИКАЦИИ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ 1.1. Источники загрязнения и мониторинг поверхностных вод

Загрязнение природных вод обусловлено в основном причинами техногенного характера. Оно может быть автохтонным и аллохтонным. Под первым понимается естественное загрязнение водоема поступающими в него органическими веществами: продукты жизнедеятельности населяющих его организмов и их остатков.

Второй тип загрязнения является искусственным и связан с поступлением в водоем нетипичных для него веществ (не только органических), сбрасываемых в результате хозяйственной и производственной деятельности человека. Эти сточные воды соответственно разделяют на бытовые и промышленные (Фауна ...,1984).

Наряду с аллохтонным загрязнением, представляющим, по сути, целенаправленное воздействие на среду, имеет место и стихийное засорение, под которым понимают поступление в водотоки и водоемы посторонних предметов - древесины, металлолома, шлака, строительного мусора и т.д. В результате загрязнения и засорения происходит сокращение количества воды в водном объекте, и если оно приобретает устойчивый характер, то приводит к дефициту пресной воды и, в конечном итоге, к истощению водных ресурсов. Водоемы, испытывающие антропогенное воздействие, считаются загрязненными, если состав и состояние их вод видоизменены до такой степени, что непригодны для целей, которым они служили человеку раньше (В. М. Калинин, 2007).

Загрязнителями воды выступают различные производства. Так, огромный вред рекам и водоемам наносят целлюлозно-бумажные фабрики. В сточных водах одного среднего целлюлозно-бумажного комбината содержится такое же количество органических веществ, как и в сточных водах города с

населением 2,5 млн. человек (В. М. Калинин, 2007; Т. В. Попова, Г. В. Сыроватская, А. К. Смирнов, 2007).

Очень опасно нефтяное загрязнение. Содержание в воде нефти в количестве 0,2-0,4 мг/л придает ей запах керосина, который не устраняется даже хлорированием. Специфическими токсичными свойствами обладают сточные воды содовых, сернокислых, азотно-туковых заводов, электрохимических производств, заводов черной металлургии и др. Столь же опасны сточные воды химических, коксохимических, газосланцевых и др. предприятий. Значительное количество загрязняющих веществ сбрасывается в реки и водоемы с коммунально-бытовыми стоками. В последние годы в связи с интенсификацией сельского хозяйства все большее значение приобретает проблема загрязнения природных вод стоками с полей и других угодий. Эти воды содержат соединения азота, фосфора, ядохимикаты, продукты водной эрозии. Огромную опасность для природных вод, а также для здоровья и жизни человека представляют различные радиоактивные отходы.

Таким образом, загрязняющие вещества можно подразделить на минеральные, органические и биологические. К минеральным относят пески, глины, различные золы и шлаки, растворы солей, кислот, щелочей и масел, радиоактивные и другие соединения. Органические - это различные вещества растительного и животного происхождения, а также различные отходы в виде смол, фенолов, красителей, спиртов и т.д. Биологические - микроорганизмы (болезнетворные микробы, вирусы, возбудители инфекций).

Мониторинг поверхностных вод осуществляется подразделениями Росгидромета государственной службы наблюдений (ГСН). Наблюдения за химическим составом природных вод в нашей стране были начаты с 1936 г., а с созданием в 1972 г. общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением окружающей среды (ОГСНК) они приобрели характер систематического контроля с использованием физических, химических и гидробиологических показателей (В. М. Калинин, 2007). Эти мероприятия базируются

на принципах: комплексность и систематичность наблюдений, согласованность сроков их проведения с характерными гидрологическими ситуациями, определение показателей состава и свойств воды едиными методами.

Исходя из вышеприведенных принципов, на основе режимных наблюдений осуществляется анализ состояния поверхностных вод, устанавливаются тенденции развития процесса и предоставляются государственным органам и заинтересованным организациям данные о состоянии водного объекта, о возникающих катастрофических загрязнениях.

Данные мероприятия проводятся в пунктах наблюдения, под которыми понимаются территории водных объектов, где производятся комплексные работы по выявлению состава и свойств воды.

Пункты наблюдений организуются в первую очередь на водоемах с большим народно-хозяйственным значением, а также подверженных значительным загрязнениям. На чистых (незагрязненных) участках (водоемах) создаются пункты для фоновых наблюдений.

Организация пунктов наблюдения осуществляется в районах расположения городов, сточные воды которых сбрасываются в водоем; сброса сточных вод крупными промышленными предприятиями; мест нереста и зимовки ценных промысловых рыб; приплотинных участков рек, являющихся важными для рыбного хозяйства; пересечения реками государственной границы; замыкающих створов больших и средних рек. В зависимости от характера сбросов и специфики водного объекта на нем создаются один или несколько створов. В первом случае - при отсутствии организованного сброса сточных вод; на незагрязненных участках водотоков; на предплотинных участках рек; в местах пересечения границы; во втором - при наличии организованного сброса сточных вод. Причем один из створов устанавливается выше источника сброса на 1 км и характеризует фоновое состояние, другой - ниже и располагается так, чтобы происходило достаточно полное, не менее 80% смешение сточных вод с водами реки (ГОСТ Р 51000.4-96 «Система аккреди-

тации в Российской Федерации. Общие требования к аккредитации испытательных лабораторий»).

Таким образом, на водоемах (озерах, водохранилищах и др.) пробы отбирают в створах питающих их водотоков, в зоне влияния сброса сточных вод, в зоне верхнего створа водохранилища.

В зависимости от степени загрязнения, объема водотока, численности населения и др. пункты наблюдений подразделяются на 4 категории.

I категория:

- на средних и больших водотоках и водоемах, имеющих важное народно-хозяйственное значение;

- в городах с населением свыше 1 млн. жителей;

- в местах нереста и зимовки ценных рыб;

- в местах сброса сточных вод, в результате которого образуется высокое загрязнение вод;

II категория:

- в городах с населением 0,5-1,0 млн.;

- в местах нереста и зимовки ценных рыб;

- в важных для рыбного хозяйства приплотинных участках реки;

- в местах организованного сброса сточных вод;

- при пересечении реками государственной границы;

- в районах со средней загрязненностью вод;

III категория:

- в городах с населением менее 0,5 млн.;

- в замыкающих створах больших и средних рек;

- в районах незначительного загрязнения вод.

IV категория - это пункты на незагрязненных участках водоемов и водотоков, а также на водных объектах в заповедниках, национальных парках и других охраняемых территориях (В. М. Калинин, 2007).

Анализ описанных категорий пунктов наблюдений, а также особенностей физико-географического размещения и административно-территориальной привязки реки Миасс позволил установить по течению реки пункты, относящиеся ко всем 4 категориям, где были проведены заборы проб.

1.2. Подходы к оценке экологического состояния поверхностных вод

Природные водоемы отличаются друг от друга и характеризуются разным видовым составом и обилием гидробионтов. Водную флору и фауну определяют такие показатели, как глубина водоема, скорость течения, кислотно-щелочные свойства воды, ее мутность, кислородный и температурный режим, количество растворенной органики, соединений азота и фосфора, и др. Кроме того, на все эти параметры влияют естественные процессы, происходящие в водоемах.

Таким образом, любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, обладает сложной системой подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Это отражается прежде всего на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов.

Оценку качества воды водоемов и водотоков проводят различными методами: физико-химическими и гидробиологическими. Первые позволяют сопоставить полученные гидрохимические данные со стандартными показателями качества воды, установленными нормативными документами. Но их использование, как считает Т. Я. Ашихмина (2005), имеет свои недостатки, потому что вода, являясь самым распространенным соединением в природе, не бывает абсолютно чистой. Она содержит многочисленные растворенные вещества - соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. В связи с этим

свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ (Д. А. Криволуцкий и др., 1988).

Вторые (гидробиологические) подразумевают характеристику состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема. Они позволяют оценить качество воды, если нет возможности использовать гидрофизические и гидрохимические методы (А. Г. Емельянов, 2004). Эти методы дают комплексную оценку качества воды, так как учитывают взаимодействие разных загрязняющих веществ с биотой, особенно в том случае, когда источник загрязнения имеет переменную мощность или непостоянный химический состав (О. П. Мелихова и др., 2008).

Разработка и становление биоиндикационного направления связаны с именами немецких исследователей - Р. Кольквитцем и М. Марссоном (К. Ко1к\УЙг, М. МагвБоп, 1902). Их предшественники уже указывали на предпочтение определенных организмов к загрязненным водам, но результатом обобщения многолетних исследований стало обоснование детальной эктопической приуроченности организмов-биоиндикаторов к среде.

Таким образом, биоиндикация выявляет уже произошедшее или происходящее загрязнение водоема по функциональному состоянию организмов их популяций и биоценозов. Например, планктон может быть использован для определения степени загрязнения водоемов прежде всего органическими веществами, причем его использование в качестве биоиндикатора наиболее эффективно при сравнении разных водоемов или достаточно больших участках рек, крупных озер и водохранилищ (О. П. Мелехова и др., 2008).

Кроме того, при сбросе в водоем токсических веществ промышленных сточных вод происходит угнетение и обеднение фитопланктона, а при обогащении биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, повышается его продуктивность, что ведет к бурному развитию планктонных водорослей и, как следствие, способствует «цветению» водоема, причем, оно происходит при максимальном обилии одного, реже двух-

трех видов. Таким образом, увеличение в водоеме содержания биогенных веществ сопровождается чрезмерным развитием фитопланктона и ведет к эв-трофированию водоема, а при разложении избыточной биомассы выделяется сероводород или другие токсичные вещества, что вызывает гибель биоценозов и делает воду непригодной для бытовых нужд (О. В. Воскресенская, Е. А. Алябышева, Е. В. Сарбаева, 2007).

Кроме того, многие планктонные водоросли (.Anabaena flos-aquae Born et Flah, A. variabilis Kiitz., Aphanizomenon flos-aquae f flos-aquae (L.) Ralfs., Microcystis aeruginosa (Kiitz.) Kiitz. и др.) в процессе своей жизнедеятельности тоже выделяют токсичные вещества (С. В. Горюнова, Н. С. Демина, 1974; П. В. Бедова, 2007; Е. В. Гаврилова, 2009).

Исследования последних лет показали, что о чистоте воды природного водоема можно судить не только по видовому разнообразию животного населения. О. П. Мелеховой выявлены индикаторные таксоны, определяющие эколого-биологическую полноценность воды, класс качества и использование (табл. 1).

Таблица 1

Шкала загрязнений по индикаторным таксонам (по О. П. Мелеховой, 2008)

Индикаторные таксоны Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование

Личинки веснянок, плоские личинки поденок, ручейник - риакофилла Очень чистая. Полноценная Питьевое, рекреационное, рыбохозяйст-венное.

Крупные двустворчатые моллюски (перловица), плавающие и ползающие ручейник-нейреклипсис, вилохвостки, водяной клоп Чистая. Полноценная. Питьевое, рекреационное, рыбохозяйственное, орошение, техническое.

Моллюски-затворки, горошинки, роющие личинки поденок, ручейники при отсутствии реакофиллы и нейреклипсис, личинки стрекоз плосконожки и красотки, мошки Удовлетворительно чистая. Полноценная. Питьевое с очисткой, рекреационное рыбоводство, орошение, техническое.

Продолжение таблицы 1

Индикаторные таксоны Эколого-биологическая полноценность, класс качества воды, использование

Шаровки, дрейсена, плоские пиявки, личинки стрекоз при отсутствии плосконожки и красотки, водяной ослик Загрязненная. Неблагополучные. Ограниченное рыбоводство, ограниченное орошение

Масса трубочника, мотыля, червеобразные пиявки при отсутствии плоских, крыски, масса мокрецов Грязная. Неблагополучные. Техническое.

Макробеспозвоночных нет Очень грязная. Неблагополучные. Техническое с очисткой

Кроме того, как утверждает автор, показателем качества воды является биотический индекс, определяемый количеством ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс отражает качество воды экологически чистых водоемов, содержащих оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, и характеризуется полным отсутствием вредных газов и химических соединений, способных ограничить обитание беспозвоночных. Роль биоиндикаторов в этих условиях выполняют личинки Chironomus plumosus L. и малощетинковые кольчецы вида Tubifex tubifex Müller. По их количеству можно судить о степени эвтрофикации водоема.

Биоиндикационными свойствами обладают и представители отдела циа-нопрокариот. Так, шаровидная форма таллома изумрудного цвета - Nostoc pruniforme С. Agardh. - свидетельствует о чистой воде. В результате загрязнения наблюдаются морфологические изменения слоевища, проявляющиеся в уменьшении размеров и нарушении его правильной формы. Загрязнение воды органическими соединениями позволяет отследить бурное развитие видов рода Oscillatoria.

Таким образом, успешность оценки состояния водоема определяется правильным выбором тест-объектов как в качестве одиночных видов, так и

их комплексов, которые отличаются различной экотопической приуроченностью и специфической реакцией на загрязнение. Например, среди экологических групп гидробионтов выделяют: планктон, бентос, перифитон, нейстон. Каждая из приведенных групп в качестве индикатора имеет свои преимущества и недостатки.

Так, сообщества планктонных организмов очень быстро реагируют на любые изменения и представляют, по образному выражению А. С. Яковлева (1990), «моментальный снимок» состояния водоема. В качестве тест-объектов они применимы, прежде всего, для озер, и только с большой осторожностью - для текущих водоемов. Зоопланктон, в свою очередь, слабо реагирует на изменения в водоеме концентрации соединений азота и фосфора.

Организмы бентоса менее динамично реагируют на быстрые изменения уровня загрязненности. Зато благодаря продолжительному жизненному циклу многих донных животных их сообщества надежно характеризуют изменения водной среды за длительные периоды времени (А. С. Яковлев, 1990).

Для оценки загрязнения воды рек и ручьев большое значение имеют пе-рифитонные организмы, особенно те, которые дают картину общего состояния воды за достаточно длительный промежуток времени, предшествующий исследованию: изменение цвета обрастания от ярко-зеленого с бурым оттенком до белого свидетельствует об избытке сернистых соединений и присутствии нитчатых серобактерий, образующих белый хлопьевидный налет; при избытке в воде органических веществ и повышении общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из цианобактерий. Быстрые же колебания степени загрязнения воды плохо уловимы с помощью перифитона, поэтому более целесообразно использовать гидрохимические и бактериологические методы (Т. Я. Ашихмина и др., 2005).

Анализ публикаций показал, что для целей биоиндикации успешно использованы макрофиты рода Ьетпа, относящиеся к экологической группе аэ-

рогидатофитов (В. Г. Каплин, 2001; О. П. Мелехова, 2008). Их значение особенно велико при рекогносцировочном осмотре водных объектов. Так, при загрязнении водоемов изменяется видовой состав образуемых сообществ, биомасса и их продукция, происходит смена доминантов, возникают морфологические аномалии. Как отмечает О. П. Мелехова и др. (2008) - при загрязнении воды (содержание в ней до 10 мкг/мл) ионами Ва2+, Cu2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Zn2+, Co2+ и др. происходят морфологические и анатомические изменения: рассоединение листецов, образующих вегетативное тело, поражение точек роста и изменение пигментного состава (табл. 2).

Таким образом, специфические биоморфологические реакции макрофи-тов позволяют успешно использовать их в качестве тест-объектов.

Методы биоиндикации применимы только к водоемам, имеющим собственную биоту, при этом учитывается факт присутствия в нем индикаторных организмов, их обилие, наличие патологических изменений, реакция на загрязнение целых сообществ водных организмов или же отдельных систематических групп.

Таблица 2

Изменения в морфолого-анатомическом строении тела Lemna minor в

зависимости от концентрации тяжелых металлов

Металл Концентрация (мг/мл) Специфические реакции

Си 0,1 - 0,25 Листецы реагируют полным рассоединением из групп и изменением окраски с зеленой на голубую.

Zn 0,025 Реакция заключается в изменении окраски листецов: с насыщенно зеленой до бесцветной, где зеленными остаются только точки роста.

Ва ОД - 0,25 Вызывает полное рассоединение листецов, опадение корней, усыхание и изменение окраски листецов с зеленой на молочно-белую.

Со 0,25 - 0,0025 Вызывает потерю окраски листецов, сильное усыхание, увядание, полную приостановку роста.

Несмотря на то, что естественные условия водоемов и виды загрязнений крайне разнообразны, можно выделить несколько универсальных реакций сообществ водных организмов на ухудшение качества воды. Прежде всего, это уменьшение видового разнообразия в несколько раз и изменение обилия водных организмов. Причем последнее может как снижаться (при очень высоком уровне загрязнения), так и возрастать, что объясняется тем, что в водоемах, особенно при их загрязнении органическими веществами, остаются лишь устойчивые к загрязнению виды. Они, вследствие отсутствия конкуренции, достигают высокого обилия, что находит отражение в индексах видового разнообразия и в соотношениях обилия разных групп водных организмов (О. П. Мелехова и др., 2008).

Таким образом, биоиндикационные подходы, основанные на видовом составе сообществ и обилии, дают интегральную оценку результатов всех природных и антропогенных процессов, протекавших в водном объекте, и представляют достаточно малозатратный экспресс-метод, в отличие от гидрохимических исследований. Уникальной особенностью автотрофов, к числу которых относятся цианопрокариоты, является то, что они первыми в трофической цепи реагируют на загрязнители, не успевая их накапливать, причем смена сообщества может произойти за несколько часов (Т. Я. Ашихмина и др., 2005; Экология города..., 2007).

Одним из гидробиологических методов оценки качества воды является сапробность. Термин «сапробность» был предложен Р. Кольквитцем и М. Марссоном, под ним принято понимать степень распада органических веществ в загрязненных водоемах.

Распад органических веществ происходит непрерывно, представляя собой сложный комплексный процесс, в котором главную роль играют живые организмы, а также физические и химические факторы среды. Суть его сводится к постепенной минерализации поступающего органического вещества до стабильных элементарных соединений.

В процессе естественного самоочищения различают три последовательные фазы (Биоиндикация..., 2007).

1. Фаза с преобладанием восстановительных процессов, или анаэробная, протекающая в условиях полного отсутствия кислорода, потребленного на окисление органических веществ в сточных водах. В ней ведущая роль принадлежит анаэробным бактериям.

2. Фаза промежуточная, или окислительно-восстановительная, где редукционные процессы постепенно прекращаются и начинается окисление органического вещества за счет поступающего кислорода. В ходе этой фазы участвуют аэробные бактерии, разлагающие вещество до углекислоты и воды, а белки - до аммонийных соединений. Трансформирующая роль принадлежит бактериям, а также многим гидробионтам.

3. Заключительная окислительная, или аэробная фаза, где содержание кислорода близко к предельному насыщению, в ходе которой происходит полная минерализация органических соединений. Азотистые соединения окисляются до нитратов и нитритов, что свидетельствует об интенсивно идущем процессе нитрификации, который и служит показателем очистки сточных вод. В этой фазе в процессе самоочищения участвуют в той или иной степени все организмы, населяющие водоем.

Таким образом, каждой ступени биологического самоочищения свойственен свой комплекс живых организмов, соответствующий определенными физико-химическими параметрами среды, что и позволяет судить о степени чистоты воды и пригодности ее для использования человеком.

Контроль уровня биологического самоочищения загрязнения поверхностных вод можно осуществлять посредством определения сапробности водоемов.

Сапробионты, или сапробные организмы, в свою очередь, могут служить индикаторами загрязнения или различных степеней разложения органических веществ в водоеме. Так как распад органики приводит к дефициту

кислорода и накоплению ядовитых продуктов (углекислоты, сероводорода, органических кислот и др.), то способность организмов обитать в условиях разной степени сапробности объясняется разной потребностью в органическом питании, устойчивостью к дефициту кислорода и выносливостью к вредным веществам, образующимся в процессе разложения органического вещества (А. С. Яковлев, 1990; О. П. Мелехова и др., 2008).

Явление сапробности обладает двойственным характером - с одной стороны, оно отражает эвтрофикацию, а с другой - токсичность, поскольку характеризует действие на среду отрицательных факторов (дефицит или отсутствие кислорода, наличие продуктов разложения органики др.) и представляет характеристику качества воды с различных позиций.

Возможность оценки качества воды посредством растительных и животных сапробионтов была представлена в работах Р. Кольквитца и М. Марссона «Экология растительных сапробиев» (1908) и «Экология животных сапробиев» (1909). Авторами было обследовано свыше 800 различных водоемов - от чистых высокогорных озер до сточных коллекторов, которые были разделены на три категории или ступени в соответствии с процессом естественного самоочищения. Далее Р. Кольквитцем и М. Марссоном были составлены списки показательных организмов для каждой из зон сапробности, выделены около 1000 организмов-индикаторов и активных агентов самоочищения вод. На основе результатов исследования авторами была предложена классификация зон сапробности:

1. Полисапробная зона характеризуется сильным загрязнением с резким преобладанием восстановительных процессов и небольшим числом видов с высокой численностью каждого из них.

2. Мезосапробная зона характеризуется тем, что восстановительные процессы прекращаются и начинаются окислительные с постепенным преобладанием последних, возрастанием видового разнообразия, но уменьшением численности каждого вида.

3. Олигосапробная зона характеризуется полным окислением поступающего органического вещества с достижением видового максимума, но значительным снижением численности каждого вида.

Позднее они детализировали классификацию, разделив мезосапробную зону на а-мезосапробную, близкую к полисапробной, и р-мезосапробную, приближающуюся к олигосапробной, выделили еще катаробную зону, под которой подразумевали абсолютно чистую воду, не содержащую органических веществ, и создали, таким образом, систему, представленную пятью зонами сапробности, детально характеризующую процесс самоочищения от крайней степени загрязнения до постепенно возрастающей чистоты воды (Д. Ко1к\уйг, М. МагэБоп, 1908,1909).

Качество воды отражается числовым значением индекса сапробности, который увеличивается от чистого водоема к загрязненному и варьируется у ксеносапробных от 0 до 0,05, у олигосапробных от 0,51 до 1,50, у Р-мезосапробных от 1,51 до 2,50, у а-мезосапробных от 2,51 до 3,50 и у по-лисапробных от 3,51 до 4,0.

В каждой из описанных зон сапробности развивается присущий ей комплекс животных и растительных организмов, способный существовать в данных условиях. В полисапробной зоне соответственно развиваются полиса-пробные организмы, в а-мезосапробной - а-мезосапробные и т.д. Таким образом, комплексы животных и растительных организмов представляют индикаторы загрязнения, по составу и количеству которых можно установить степень загрязнения того участка водоема.

Система Р. Кольквитца и М. Марссона почти сразу получила широкое распространение и была использована для оценки санитарного состояния водоемов. Но вместе с тем она вызвала ожесточенную критику вплоть до полного отрицания. Возражения, выдвинутые против этой системы, суммировал В. Сладечек, главные из них:

во-первых система сапробных организмов - чисто эмпирическая, в ней отсутствует теоретическое научное обоснование и крайне упрощены те сложные экологические процессы, которые наблюдаются в водоеме;

во-вторых индикаторное значение организмов не учитывает экологическую валентность вида и его способность к адаптации в изменившихся условиях, поэтому часто некоторые индикаторные организмы попадают в разные категории сапробности. Поэтому, как считает В. Сладечек, необходимы обширные инструментальные экспериментальные исследования для выявления действия отдельных химических факторов (низкое содержание 02, повышенная концентрация СОг, Н28, ЫН3 и других производных распада органического вещества);

в-третьих списки показательных организмов были составлены для Центральной Европы, поэтому часто они непригодны для других регионов, где отдельные виды приобретают совершенно иное индикаторное значение;

в-четвертых система учитывает только загрязнение органическим веществом, подвергающимся бактериальной деструкции, и поэтому непригодна для оценки действия промышленных вод, содержащих токсические вещества или продукты органического синтеза, на которые не действуют микроорганизмы.

Кроме того, отсутствует точная количественная методика, вследствие чего невозможны статистическая обработка полученных результатов и их сопоставление с данными химического и бактериологического анализов (V. 8Ыесек, 1973).

Другие возражения менее существенны и включают такие моменты, как отсутствие современных определителей для многих групп гидробионтов или несовершенство оборудования для взятия проб и их исследования, недостаток квалифицированных специалистов.

Несомненно, некоторые из этих критических замечаний справедливы и учитывались как самими авторами, так и их последователями. Так, Р. Кольк-

витц, прекрасно понимая отсутствие знаний по биологии показательных организмов, экспериментально исследовал некоторые из наиболее характерных поли- и а-мезосапробов (роды: БрИавгоШт, ЬерготНиБ). Кроме того, как подчеркивали авторы, основное значение следует придавать не отдельным видам показательных организмов, а их сообществам.

Справедливо также утверждение, что существующая система применима только к водоемам, загрязняемым бытовыми сточными водами или производственными стоками, богатыми органическим веществом естественного происхождения. Именно с такими водами работали создатели системы.

Увеличение количества промышленных сточных вод, в настоящее время резко преобладающих над бытовыми и часто содержащих токсические вещества, является результатом технического прогресса и представляет собой весьма трудно разрешимую задачу. Для характеристики сточных вод, богатых органическим веществом и подвергающихся процессам гниения и брожения, Я. Я. Никитинский и Г. И. Долгов в 1927 предложили также использовать термин «сапробность». Для промышленных сточных вод, содержащих токсические вещества, В. И. Жадин предложил обозначение «токсобность», а показательные для них организмы, если они способны выдержать такие экстремальные условия, называть «токсобионтами», хотя действие токсических веществ, особенно продуктов органического синтеза (например, различных пестицидов), проявляется в полной гибели всех организмов, включая наиболее стойкие бактерии. Возникает так называемая мертвая зона, или зона опустошения, и только после значительного разбавления токсических стоков чистой водой появляются отдельные организмы, число которых медленно увеличивается, и даже после полного прекращения поступления ядовитых веществ население таких водоемов восстанавливается далеко не полностью.

Со времени опубликования работ Р. Кольквитца и М. Марссона произошло усовершенствование этого метода, но главный его принцип - оценка качества воды и происходящих в ней изменений по составу организмов-

индикаторов показывает, что биологический анализ воды, прошедший длительную проверку практикой, сохраняет свое значение и в настоящее время, особенно при контроле работы аэробных очистных установок.

Модернизация первоначальной системы санитарно-биологического анализа воды осуществлялась в следующих направлениях:

при уточнении и дополнении списков индикаторных организмов прослежены две принципиально различные тенденции. С одной стороны, включение в него всего населения водоемов данного региона; с другой стороны -учет только стеносапробных форм. Но при этом возникает противоречие, так как некоторые организмы-индикаторы встречаются в двух или более ступенях сапробности. Для разрешения этого противоречия М. Зелинка и П. Мар-ван представили списки индикаторных организмов с указанием их индикаторной валентности (М. 2еНпка, Р. Магуап, 1961).

объективная детализация зон сапробности вызвана тем, что процесс биологического самоочищения является перманентным и деление на зоны не всегда удается четко определить, поэтому возникает необходимость в промежуточных ступенях, таких, как |3-а или а-|3, особенно это касается полиса-пробной зоны, что, вероятно, следует считать правомерным.

В настоящее время наиболее универсальной является классификация зон сапробности, предложенная чешским исследователем В. Сладечеком (1973), разрабатываемая более 20 лет. Он выделил лимносапробную зону с естественным загрязнением поверхностных вод, к которой полностью применима система Кольквитца-Марссона, с тем лишь отличием, что он ввел ксеноса-пробную (х), предложенную в свое время М. Зелинки (1960), вместо катароб-ной. Последнюю он выделил в отдельную катаробную зону (группу, секцию), включающую чистейшую воду без всякого загрязнения, например, чистые подземные родниковые воды, талые воды горных ледников в месте их сбрасывания или питьевая водопроводная вода после искусственной обработки. Следует отметить, что в отдельную категорию В. Сладечек выделил сточные

воды, содержащие органическое вещество, медленно подвергающееся биохимической деградации, назвав ее транссапробной. Эта зона предложена для характеристики сточных вод, которые содержат токсические вещества, минеральные вещества в большом количестве и радиоактивные стоки. Это наименее разработанная категория. И несмотря на то, что в этих водах нет живых организмов, они все же существуют и играют все большую роль в загрязнении водоемов, делая их полностью непригодными для какого-либо использования, и как считает В. Сладичек, игнорировать их нельзя. Кроме того, он их классифицирует на:

1. Антисапробные стоки, включающие производственные сточные воды, содержащие токсические вещества, как органические, так и неорганические.

2. Радиоактивные стоки - наиболее опасные, так как не обнаруживаются непосредственно без специальных приборов. В водоемах, зараженных такими стоками, могут существовать организмы, которые аккумулируют радиоактивные нуклиды без видимого вреда для себя, но затем через пищевые цепи могут попадать и к человеку, вызывая очень тяжелые заболевания.

3. Криптосапробные стоки, не содержащие токсических веществ, но подавляющих жизнь вследствие влияния физических факторов, например, высокой или слишком низкой температуры, мелких минеральных суспензий, угольной пыли и т. п.

По мере совершенствования системы сапробности происходило и уточнение самого понятия «сапробность». В санитарной гидробиологии под са-пробностью было предложено понимать комплекс физиологических особенностей организмов, их возможность к развитию в воде с пределенным уровнем органического материала определенной степени разложения (Г. И. Долгов, Я. Я. Никитинский, 1927). Это определение было принято чешскими исследователями в работе по стандартизации методов гидробиологических анализов (Z. Cyrus, V. Sladecek, 1965/66).

Несколько позже в своей монографии В. Сладечек под сапробностью понимает биологическую ситуацию любого водоема с учетом количества и интенсивности разложения органического вещества как автохтонного, так и аллохтонного происхождения и подчеркивает, что система салробности динамична, так как под влиянием биотических и абиотических факторов она постоянно развивается во времени и пространстве.

В своей работе, согласно цели и задачам исследования, для оценки степени сапробности воды реки Миасс мы используем систему, предложенную Р. Кольквитцем и М. Марссоном, но вслед за В. Сладечеком, считаем, что са-пробность постоянно изменяется под влиянием факторов среды.

1.3. Физико-химические и гидробиологические исследования водоемов Челябинской области

Гидробиологические исследования водоемов Челябинской области велись с XVIII в. и вплоть до 60-х годов XX в., но их направленность ограничивалась лишь общим описанием флоры, фауны и оценкой кормовой базы в целях рыборазведения (Природа ..., 2001). Отдельные сведения о видовом составе водоемов датируются началом XX в. Занимаясь изучением планктона озер в бассейне реки Миасс, П. Я. Щелкановцев приводит отрывочные сведения о водорослях. Н. ВасЬтаппа обработал планктонные пробы, собранные И. В. Кучиным в 1907 г. с 12 озер горно-лесной и лесостепной зон Челябинской области и в 1929 г. представил флористические списки, включающие 43 вида (М. И. Ярушина и др., 2004).

В это же время экспедицией Центрального научно-исследовательского института рыбного хозяйства совместно с Уральским филиалом ВНИИИРХ при изучении растительности зауральских озер проведены альгологические исследования, в ходе которых П. И. Усачевым отобраны и проанализированы пробы фитопланктона, а результаты отражены в материалах «Справочника по водным ресурсам СССР» (Л. В. Снитько, Р. М. Сергеева, 2003).

Следующий этап в изучении фитопланктона водоемов Челябинской области проведен экспедицией УралВНИИРХ, организованной в 1936-1937 гг., в ходе которой был установлен видовой состав и доминантные виды водорослей озер, приуроченных к территории Ильменского государственного заповедника (Справочник..., 1936; А. В. Подлесный, В. И. Троицкая, 1941). В этот же период С. К. Осиповым и Н. В. Бондаренко были проведены исследования фитопланктона озер Б. и М. Кисегач, Б. и М. Миассово, Ильменское и Аргаяш. Ими был определен видовой статус 63 таксонов и представлены аннотированные флористические списки (С. К. Осипов, 1936; Н. В. Бондаренко, 1938).

Дальнейшие альгологические исследования 16 озер Ильменской группы (Б. и М. Кисегач, Б. и М. Миассово, Б. и М. Ишкуль, Ильменское, Чебаркуль, Мисяш, Б. и М. Сунукуль, Кундравинское, Черненькое, Карматкуль, Сирик-куль, Аргаяш) были осуществлены в 1937 г. А. О. Таусоном, а результатом была публикация систематического списка, включившего 234 вида (А. О. Таусон, 1939).

Спустя 25 лет на кафедре ботаники Челябинского государственного педагогического университета группой преподавателей (Л. И. Александровская, Р. М. Сергеева, Л. В. Флейшер, 1975, 1979а, 19796, 1989) активно ведутся систематические наблюдения за динамикой видового состава фитопланктона и его влияния на качество воды. В том числе незадолго до создания на реке Миасс Шершневского водохранилища, были проведены отборы проб с целью прогнозирования вероятных изменений при изменении режима стока (Л. В. Снитько, Р. М. Сергеева, 2003). Как видно, эти исследования включали и разработку вопросов прикладного характера, что свидетельствует о зарождении экологического направления в изучении водоемов Челябинской области.

Большой объем работы по изучению видового состава водорослей водоемов Челябинской области был проведен группой преподавателей Челябин-

ского государственного педагогического университета. Ими обследовано 40 водоемов, из них 15 рек, 17 озер, 6 водохранилищ трех природно-географических зон Челябинской области. В горно-лесном высотном поясе исследовались реки Уфа, Ай с притоками Иструль, Большая Сатка, Юрюзань, Катав, Инзелька-Сулея, Бакал; озера Акакуль, Зюраткуль, Касли, Песочное, Сугояк, Сугомак, Увильды; водохранилища Саткинское, пруд на реке Атлян-ка (поселок Нижний Атлян). В лесо-степной зоне исследованы реки Миасс, Уй с притоками Кидыш, Санарка, Увелька, Кабанка, озера Алабуга, Второе, Кумкуль, Кундравинское, Мисяш, Первое, Смолино, Тишки, Шелюгино, Че-баркуль, Песочное, водохранилища Аргазинское и Шершневское, Южно-уральске, пруд на реке Миасс (село Смородинка). В степной зоне изучены водохранилища Брединское и Троицкое (Л. В. Снитько, Р. М. Сергеева, 2003). Но все эти работы чисто флористического характера и представляют собой выявление видового статуса и составление аннотированных списков. Что касается непосредственно объекта исследования - реки Миасс, находящегося в списке изученных водоемов, то из опубликованной работы не представилось возможным проанализировать состав альгофлоры.

В начале XXI века появляется ряд работ экологической направленности в изучении водоемов Челябинской области.

Так, комплексная характеристика озерных экосистем восточного Зауралья, в том числе их современное экологическое состояние и влияние природных и антропогенных факторов на процесс зарастания и его динамику, отражена в работах А. В. Малаева, М. А. Андреевой (2003); А. В. Малаева (2003, 2004а, 20046, 2009).

Ю. А. Серебренниковой изучен видовой состав свободноживущих эвг-леновых жгутиконосцев, их эколого-биологические особенности, а также использование этих организмов в качестве индикаторов загрязнения водоемов и проведения мониторинговых исследований (Ю. А. Серебренникова, 2007, 2009; Ю. А. Серебренникова, С. Ф. Лихачев, 2009).

Исследованию индикаторных значений, фауны и биолого-экологических особенностей ресничных инфузорий в водоемах города Челябинска и Челябинской области посвящены работы С. Ф. Лихачева, Л. В. Трофимовой (2010); Л. В. Трофимовой, О. А. Мячиной, В. В. Гуляевой (2010) Л. В. Трофимовой (2011).

Исследования структуры и функционирования фитопланктона озер северной части Увильдинской зоны (Иткуль, Синара, Силач) под влиянием различной степени антропогенного воздействия проведены М. И. Ярушиной, Т. В. Еремкиной (1999, 2000, 2001, 2004а, 20046, 2006, 2007, 2008), М. И. Ярушиной, Г. В. Танаевой, Т. В. Еремкиной (2004), Т. В. Еремкиной (2006, 2010). Они показали, что изменяется структура альгоценозов, за счет массового развития отдельных видов водорослей, прежде всего, цианопрока-риот, происходит накопление органического вещества, что ведет к увеличению скорости эвтрофирования водоемов и изменению гидрохимического режима озер.

Особенностям гидрохимического и гидробиологического состояния озер лесной и лесостепной зон Челябинской области и разработке мероприятий по сохранению и улучшению озерных экосистем посвящены работы О. Г. Богдановой (2005, 2007,2009).

Как показал анализ приведенных публикаций, комплексного изучения реки Миасс, водного объекта, важного как в хозяйственно-бытовом, так и промышленном значении, не осуществлялось, но влиянию роли техногенных факторов в формировании гидрохимического режима в бассейне реки Миасс посвящены работы М. В. Паниной (2002, 2003, 2006), М. В. Паниной, Г. Ф. Лонщаковой (2003), С. Г. Захаров, К. А. Пономарева, 2007. В них выявлены тенденции изменения и пространственно-временное распределение гидрохимических параметров (анионно-катионны, биогенных элементов и тяжелых металлов) с учетом их лимитирующих показателей вредности, а

также проведена оценка экологического состояния техногенных участков реки в условиях интенсивного загрязнения.

Кроме того, изучен видовой состав, динамика численности и токсичность цианобактерий Шершневского водохранилища, что позволило оценить качество данного источника для питьевого водоснабжения (Е. А. Пряхин и др., 2005, 2008; Л. В. Дерябина и др., 2008; В. А. Ячменев и др., 2008; Е. В. Сафонова (Гаврилова), 2008,2009).

Исследованы индикаторные значения, фауна и биолого-экологические особенности ресничных инфузорий и эвгленид реки Миасс, Шершневского и Аргазинского водохранилищ (С. Ф. Лихачев, Л. В. Трофимова (2008, 2009), С. Ф. Лихачев, Ю. А. Серебренникова, А. В. Румянцева (2008), Ю. А. Серебренникова, С. Ф. Лихачев (2008), С. Ф. Лихачев, Ю. А. Серебренникова, Н. Ю. Арсентьева (2009).

Таким образом, из анализа представленных работ видно, что большинство из них посвящено изучению видового состава, динамике планктона озер, химическому составу воды, а также результатам сопоставления данных об их санитарном и экологическом состоянии. При этом до настоящего времени не была проведена комплексная оценка качества воды реки Миасс, несмотря на важность данного объекта вследствие размещения на нем двух: крупных водохранилища (Аргазинское и Шершневское), используемых в качестве источников питьевого и промышленного водоснабжения.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 2.1. Физико-географическая характеристика объекта исследования

Формирование химического состава вод рек в большей степени определяется географическими особенностями бассейна и его гидрологическим режимом. Географическое положение бассейна детерминируют климатические, геологические и почвенные особенности. В свою очередь, гидрологический режим оказывает непосредственное влияние на гидрохимический. Так, при смене фаз водного режима происходит не только изменение физико-химических параметров вод, но и минерализации в целом. Интенсивное разбавление в весеннее половодье приводит к снижению минерализации, а отсутствие поверхностного стока зимой - к ее резкому повышению. Поэтому географические особенности и гидрологический режим бассейна реки определяют формирование первичного (естественного) состава вод (М. А. Андреева, 1983; М. А. Андреева, В. Б. Калишев, 1991).

Река Миасс - правый приток реки Исеть (бассейн Тобола). По физико-географическому положению весь бассейн можно разделить на 3 части: верхняя - от истока до Аргазинского водохранилища, средняя - от Аргазин-ского водохранилища до впадения реки Зюзелги, включая ее бассейн, и нижняя от устья р. Зюзелги до устья р. Миасс (рис. 1).

Территория бассейна, расположенная в умеренных широтах, получает неодинаковое количество солнечной энергии. Небольшие изменения в годовом приходе наблюдаются с севера на юг, а так как территория бассейна узкой полосой протянулась с запада на восток, эти изменения незначительны. Они связаны с увеличением угла падения солнечных лучей на поверхность и уменьшением облачности. Из-за облачности в горно-лесной зоне приток суммарной солнечной радиации ослабевает, и ее значения меньше, чем в лесостепной части бассейна (А. Я. Румянцева, 1988).

Географическое положение бассейна, удаленность его от морей и океанов обусловливают континентальность климата. В горной части бассейна климат менее континентальный, в равнинной - более континентальный.

Река Миасс основная и наиболее протяженная водная артерия Челябинской области, берет начало в Учалинском р-не Республики Башкортостан у восточного склона Большого Нуралинского хребта, вблизи д. Орловка, на высоте 700 м н.у.м.; впадает в р. Исеть в 20 км севернее г. Каргополье Курганской обл. Длина реки 658 км, площадь бассейна 21,8 тыс. км , падение от истока к устью 508 м. Глубина реки меняется от 20 см на перекатах до 7 м на плесах. В пределах Челябинской области протяженность реки равна 384 км, площадь водосбора 6830 км .

Реку Миасс по особенностям строения долины и русла можно разделить на четыре участка:

I. Исток - плотина Аргазинского водохранилища (длина 150 км). Долина реки проходит по днищу геоморфологически выраженной Миасской депрессии шириной до 3 км и имеет четкие очертания только на коротких отрезках: в верховьях на протяжении 2-3 км, у с. Ильчигулово,

д. Сулейманово, от г. Миасс до Аргазинского водохранилища. На правом склоне от устья прослеживается высокая (до 18 м) над рекой терраса, шириной до 0,6 км, пологая (7-10°), спускающаяся к реке.

Пойма, двухсторонняя, шириной 0,2-0,5 км, неровная, изрытая ямами глубиной 5-6 м, заполненными водой. В верховьях реки много порогов и водопадов (высота падения до 1,2 м).

II. Плотина Аргазинского водохранилища - г. Челябинск (длина 162

км).

Долина реки дугообразная, в поперечном сечении трапецеидальная. Ширина ее по дну около 1 км, ее склоны преимущественно пологие (1-5°), высотой 40-70 м. Пойма двухсторонняя, заболоченная, ширина ее до 2 км, ниже д. Малюки до 1 км затопляется в весенний период на 4-5 дней слоем воды до 1 м и более. Русло умеренно извилистое, шириной 25-50 м. Дно реки песчано-гравелистое. Берега низкие (0,5-1 м). Скорость течения колеблется от ОД до 0,8 м/сек.

III. г. Челябинск - р. Чесноковка (длина 107 км).

Долина преимущественно прямая, в поперечном сечении трапецеидальная, местами V-образная. Преобладающая ширина по дну - 4-4,5 м. Склоны выпуклые, ближе к подошве крутые (до 30°), высотой от 30 до 60 м, рассеченные суходолами.

Пойма двухсторонняя, прерывистая, шириной 0,4-0,6, покрыта луговой растительностью, рассечена старицами. Русло умеренно извилистое, шириной 30-50 м, местами до 80 м, глубина 0,6-3 м. Берега крутые, высотой 0,5-3 м, постепенно сливаются со склонами долины, на которых имеются выходы скальных пород. Скорости течения 0,4-0,6 м/сек, на перекатах 1 -2 м/сек.

IV. Река Чесноковка - устье (длина 239 км)

Долина трапецеидальная, шириной в верхней и средней частях 1-1,5 км, ниже устья реки Пади до 6-10 км. Склоны преимущественно крутые, высотой 20-50 м, распаханы у населенных пунктов. Пойма двухсторонняя, умеренно

пересеченная, шириной 1-2 км, местами до 4,5 км. Русло умеренно извилистое, шириной 25-50 м., берега крутые. Дно реки Миасс на этом участке песчаное и илисто-песчаное (Ресурсы ..., 1973).

Естественный сток регулируется спуском вод из Шершневского и Арга-зинского водохранилищ. После выхода из Аргазинского водохранилища река течет в юго-восточном направлении и меняет его на северное в месте впадения реки Бишкиль. Вскоре река поворачивает на юг, принимая воды реки Биргильда. Здесь же река образует Шершневское водохранилище и, вытекая из него, направляется на север. Минуя областной центр, она принимает воды реки Зюзелги. Затем, направляясь на восток, пересекает границу с Курганской областью, где впадает в реку Исеть.

Что касается протекания реки по территории г. Челябинска, то объем воды в Миассе регулируется плотиной Шершневского водохранилища (объ-

3 2

ем 176 млн. м , площадь водного зеркала 39 км ), которое является непосредственным источником питьевого и промышленного водоснабжения города и Челябинского промышленного узла. В районе Карабаша на Миассе располо-

о

жено Аргазинское водохранилище (объем 966 млн. м , площадь водного зеркала ИЗ км2) (М. А. Андреева, В. Б. Калишев, 1991; Природа ..., 2000).

Вода реки Миасс имеет высокий уровень минерализации, достигающий 665 мг/л, по соотношению ионов относится к гидрокарбонатному классу, исключение составляет участок реки ниже г. Челябинска, где происходит смена класса воды на сульфатный. Из катионов преимущество остается за кальцием (70,5-72,9 мг/л), доля магния составляет 18,4-26,5 мг/л (в верховьях реки). Вода реки отличается большим содержанием таких ионов, как и СГ, жесткость воды варьирует от 3,52 до 5,76 м/моль/л.

Таким образом, по гидрохимическому составу вода реки может быть оценена как хорошая питьевая или имеющая удовлетворительное качество. Исключения составляют участки рек ниже городов и крупных населенных

пунктов, принимающих на себя сточные воды (М. А. Андреева, В. Б. Кали-шев, 1991).

Среди факторов антропогенного преобразования стока реки Миасс особенно выделяются: урбанизация, добыча полезных ископаемых, забор воды на коммунальные и промышленные нужды. Таким образом, река подвержена сильнейшему антропогенному воздействию. Основными источниками загрязнения реки являются промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды городов Миасса, Карабаша и Челябинска, а также стихийный поверхностный сток с сельскохозяйственных и промышленных территорий.

Поскольку среднее течение реки Миасс располагается в пределах лесостепной зоны, сельскохозяйственные угодья здесь занимают значительные площади. Последствия зяблевой вспашки приводят к снижению склонового стока, а распашка земель приводит к увеличению продолжительности половодья и повышению водности межени (Вода..., 2001). Так как многолетнее регулирование стока реки Миасс проводится каскадом водохранилищ (Арга-зинское и Шершневское), то на участке бассейна реки между водохранилищами сток под влиянием агротехнических мероприятий не претерпевает существенных изменений и зависит от попусков Аргазинского гидроузла.

Комплексное влияние урбанизации на сток отмечается и для бассейна реки Миасс. Промышленные города и населенные пункты создают условия, в которых нарушается тепловой режим, происходит смена природных ландшафтов хозяйственными. В результате нарушаются процессы инфильтрации, испарения, увеличивается сток дождевых и талых вод (Влияние.., 1977). Так, по данным И. А. Шикломанова (1989), годовой сток с урбанизированной территории на 10-15% больше, чем сток в естественных условиях, а средние расходы дождевых паводков за счет увеличения скоростей стекания могут увеличиваться в 3-8 раз.

Наряду с указанными факторами не менее актуальным является и разработка полезных ископаемых в бассейне реки. Горнодобывающая отрасль

вносит в настоящее время наиболее значительный вклад в нарушение гидрологического и гидрохимического режима реки. Техногенная эрозия, охватившая горно-лесную часть бассейна, привела к почти полной деградации ландшафтов. Сильное преобразование геоморфологии водосбора (шлакоотвалы и хвостохранилища), сброс высокометаллизированных сточных вод, заиление русла в результате интенсивного стока наносов, - все это оказывает влияние на количественные и качественные характеристики стока.

При современном развитии промышленности в бассейне реки Миасс промышленно-коммунальное водопотребление остается высоким. Водопо-требление в бассейне реки Миасс осуществляется в объеме 270063,1 тыс. м3 /год (Отчет.., 2002). При этом водоотведение составляет 265063,3 тыс. м /год,

о

безвозвратные потери составили 4999,8 тыс. м /год.

Анализ изменения годового стока под влиянием водохранилищ и прудов достаточно полно представлен в работе А. М. Гареева (1995). Как показано, снижение годового стока для рек лесостепной зоны составляет 2,5 %, что является незначительным, учитывая то, что немалая часть бассейна находится в горно-лесной зоне.

Таким образом, колебания стока происходят в большей степени под влиянием факторов, связанных с изменением объемов речного стока и условий его формирования. Исходя из вышесказанного, становится очевидным, что основное воздействие группы факторов на водный режим реки происходит не в количественном, а в качественном отношении. В связи с этим необходимо изучать степень влияния, тенденции и направления хозяйственной деятельности и ее воздействие на условия формирования химического состава вод реки Миасс.

2.2. Обоснование выбора района исследования

Исследования проведены с 2007 по 2011 гг. в средней части бассейна реки Миасс - от Аргазинского водохранилища до реки Зюзелги, включая ее

бассейн, что соответствует П-му и Ш-му участкам русла реки, то есть от плотины Аргазинского водохранилища до реки Чесноковка (М. В. Панина, 2006). Общая протяженность маршрута составила более 260 км.

Исходя из поставленных цели и задач исследования, на реке Миасс были определены 8 станций забора проб. Выбор местоположения станций, то есть пунктов отбора проб абиотической и биотической компоненты гидроэкосистемы, определялся приуроченностью крупных промышленных предприятий (ОАО «Уральский автомобильный завод», ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат», ОАО «Челябинский металлургический комбинат», ООО «Равис - птицефабрика Сосновская», ЗАО «Карабашмедь» и др.) по ходу русла реки, а также жилмассивов, санкционированных и несанкционированных мест отдых населения с разной степенью антропогенной нагрузки.

С другой стороны, выбор именно этого района исследования основывался на данных, опубликованных в ежегодном комплексном докладе о состоянии окружающей среды Челябинской области, где приведены основные водопользователи, осуществляющие водозабор и сброс вод из реки Миасс, а также на результатах исследований, проведенных в 2006-2007 гг. С. Г. Захаровым и К. А. Пономаревой. Они выявили изменение качества воды по гидрохимическим показателям от III до V классов на III участке русла реки.

Планктонные пробы приурочены к станциям забора воды для гидрохимического контроля, поскольку комплекс этих показателей характеризует как условия существования гидробионтов, так и степень загрязнения водоема основными типами загрязнителей (Руководство..., 1983).

Первая станция - Миасский (городской) пруд, административная территория г. Миасса, площадь пруда 5,7 км , максимальная длина 6,8 км., ширина 1,5 км. На этом участке вода реки подвержена искусственному заиливанию и сильному антропогенному воздействию - неподалеку расположен ЗАО «Миасский инструментальный завод», разбиты несанкционированные места от-

дыха горожан. Натурные наблюдения показали, что в воде присутствует большое количество неорганического и органического мусора, отмечен высокий уровень «цветения» водоема и присутствие большого количества гигрофитов - Alisma plantago-aquatica L., Bidens tripartite L., Carex cinerea Poll., C. disticha Huds., C. elongate L., а также гидатофитов: Elodea canadensis Michx. и Utricularia minor L., что способствует заболачиванию.

Вторая станция - окрестности д. Бутаки (Сосновский р-н). Станция выбрана как условно контрольный пункт, поскольку определенные практическим путем органолептические качества воды (запах, цветность и мутность) максимально приближены к допустимым. По нашему мнению, на этом участке река претерпевает минимальное антропогенное воздействие - нет промышленных предприятий, крупных жилищных массивов и плотно перегруженных транспортных магистралей. Ближайшее предприятие - ООО «Равис - птицефабрика Сосновская» - находится ниже участка забора проб, примерно 15 км, и до впадения реки в Шершневское водохранилище, соответственно, поэтому физико-химические показатели здесь должны быть максимально приближены к значениям ПДК.

Третья станция - п. Шершни, административная территория г. Челябинска, расположенная на правом берегу реки, что в 100 м ниже Шершневкого ГТС. Выбор станции обусловлен расположенной выше птицефабрикой, автоматно-механическим заводом и закрепленным за ним поселком, а также автомагистралью с достаточно высоким грузопотоком. Берега реки на этом участке зарастают древесными гигрофитами (Salix alba L., S. viminalis L., Populus nigra L.), в травянистом ярусе преобладают С. cinerea, С. disticha, а также гидатофиты (Hippuris vulgaris L.) и аэрогидатофиты (Hydrocharis mor-sus-ranae L.).

Четвертая станция: левый берег реки Миасс, Университетская наб. в районе объединения ЗАО «Союзпищепром». На данном участке по сравнению с первыми качественный состав воды изменяется, так как на нем в реку

выведены два канализационных стока - один со стороны ЗАО «Союзпище-пром», второй - с жилого массива, приуроченного к берегу реки. На этом участке берег реки значительно засорен неорганическим мусором, в пределах уреза воды представлены виды болотных и сорно-рудеральных сообществ.

Пятая станция ограничена пересечением ул. Труда и Свердловского пр. На этом участке река сильно зарастает, в ней представлены разные экологические группы макрофитов (Stratiotes aloides L., Lemna trisulca L., Scirpoides lacustris L., Typha latifolia L. и др.). Высокий уровень эвтрофирования, вероятно, связан с низкой скоростью течения реки на этом участке, а также с поступлением в нее веществ, образовавшихся в результате реконструкции двух транспортных мостов (в реку было сброшено большое количество строительного мусора и шлака).

Шестая станция включает левый берег реки Миасс в районе ОАО «Челябинский электрометаллургический комбинат» и «Челябинская гидроэлектростанция». Здесь в районе плотины происходит забор воды для снабжения электрометаллургического комбината, близлежащих домов, больницы и слив отработанных вод с предприятий. На этом участке реки наблюдается замедление стока, что приводит к «цветению» воды.

Седьмая станция располагается в районе п. Першино на правом берегу реки Миасс. Она приурочена к расположению таких градообразующих предприятий, как ферросплавный завод Челябинского электрометаллургического комбината, электролитно-цинковый завод, лакокрасочный завод, а также городской свалки и шлакоотвалов. В пределах этой станции можно отметить сильное зарастание реки макрофитами разных экологических групп, подобное тому, как мы отмечали на двух предыдущих станциях.

Таким образом, все станции (II, III, IV, V, VI, VII), за исключением I и VIII, располагаются в пределах территории г. Челябинска, где длина реки составляет 36 км. На этом участке она имеет извилистое русло с многочислен-

I ГО Г v л л 1

LJsS^iorSS^

41 —

ными островами; глубина меняется от 1-3 м на плесах до 0,5-1 м на перекатах; средняя ширина русла 30-50 м, местами до 150 м. Берега Миасса невысокие, лишь в отдельных местах имеют высоту до 5 м. На участке реки от Свердловского пр. до ул. им. Кирова берега укреплены бетонными стенками, речное русло здесь искусственно расширено. Для водоснабжения промышленных предприятий в черте города были построены плотины, организовано 3 пруда (у ЧМЗ, Коммунар - спущены; у ЧГРЭС объемом ок. 0,5 млн м3). Воды Миасса на территории Челябинска сильно загрязнены. В них отмечается повышенное содержание аммонийного азота (до 30 ПДК), фосфатов (до 8 ПДК), железа (до 11 ПДК), нефтепродуктов (до 7 ПДК), наблюдается дефицит растворенного кислорода, содержится сероводород. Участок реки ниже Челябинска соответствует статусу зоны экологического бедствия. В целом свыше 20 предприятий и организаций города сбрасывают в Миасс промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды. Качество воды соответствует 4-му классу, вода характеризуется как «очень грязная». На этом участке река утратила свое культурно-бытовое и рыбохозяйственное значение (С. Г. Захаров, К. А. Пономарева, 2007).

И, наконец, восьмая станция - с. Миасское (Красноармейскйи р-н) -располагается в 35 км ниже г. Челябинска по течению реки и приурочена к градообразующим предприятиям ОАО «Челябинский металлургический комбинат», а также частным постройкам. На этом участке берега реки подвержены сильному зарастанию древесными гигрофитами S. alba, S. viminalis, а также макрофитами разных экологических групп (L. minor, S. lacustris, Polygonum amphibium L. др.) и видами сорно-рудеральных сообществ (Urtica dioicaL., Epilobium hirsutum L., Sonchuspalustris L. и др.).

2.Э. Методы и методики оценки качества воды

Для достижения поставленной цели и задач в ходе работы использованы полевые и аналитические методы.

В ходе полевых исследований учтены физико-химические параметры среды: температура воды, ее прозрачность (определяли по диску Секки), рН (определяли с помощью рН-метра Checker-1, диапазон измерения от 0 до 14 рН, с разрешением 0,1 рН), общий уровень минерализации (определяли с помощью кондуктометра DIST-1, диапазон от 1 до 1999 мг/л, точность ± 2% полной шкалы).

Натурные исследования реки позволили отметить наличие/отсутствие пленки на поверхности воды, запах и особенности цвета, наличие водной растительности, загрязнение берегов бытовым и промышленным мусором, заиленность дна и характер ила, пленки нефтепродуктов на дне и поверхности реки.

Отбор проб воды в полевых условиях осуществлялся согласно ГОСТу Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб». Заборы воды производились в чистые пластиковые бутылки или стеклянные банки емкостью 2 литра так, чтобы под крышкой не оставалось свободного пространства. Пробы доставлялись в лабораторию в день забора для выполнения аналитических работ (Руководство по..., 1977).

Для биологической диагностики водоема учтены сообщества планктона (отдел Cyanoprokariota), что позволило нам сравнить состояние водоема в разных пунктах по течению реки (в пределах 260 км) и представить результаты в цифровом и графическом виде.

Количественные пробы объемом 0,5 л отбирали зачерпыванием из поверхностного слоя воды в период с мая по сентябрь два раза в месяц. Для отбора проб было применено также стандартное оборудование - батометр Молчанова ГР-18 (емкость не менее - 4 л (0,004 м3); цена деления шкалы -0,2 °С; глубина погружения до 40 м). Пробы планктона отбирались в период с 2007 по 2011 гг.

Пробы отбирались ниже источников загрязнения, на всем протяжении реки Миасс, а также для сравнения - в чистом пункте выше сбросов сточных вод.

Гидрохимические анализы проведены в лаборатории водных экосистем и технологий воды учебного научно-исследовательского центра биотехнологий Челябинского государственного университета (госаккредитация № РОСС RU.0001 515711 от 07.10.05 г.). Определены следующие параметры: водородный показатель, взвешенные вещества, сухой остаток, хлорид-ионы, сульфат-ионы, общая жесткость воды, аммоний-ионы, нитрит-ионы, нитрат-ионы, фосфат-ионы, общее железо, марганец, общая щелочность, окисляемость перманганатная, биохимическое потребление кислорода (БПК5), содержание растворенного кислорода, прозрачность, цветность.

Результаты анализа представлены виде среднего арифметического значения двух параллельных определений и сравнивались с нормативами, приведенными в перечне рыбохозяйственных нормативов и ПДК и ОБУВ вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение (Приложение 5).

Камеральная обработка проб планктона включала микроскопирование живого и фиксированного материала. Пробы фиксировали 40% раствором формалина, концентрировали осадочным способом, обрабатывали общепринятыми методами (В. Д. Федоров, 1979; А. П. Садчиков, 2003). Для подсчёта числа клеток и колоний использовали микроскоп Микмед-6 в двух-четырех

о

повторностях в камере Горяева (V = 0.9 мм ). Для определения видов использовали отечественные и зарубежные определители и монографии (F. J. F. Меуеп, 1839; F. Т. Kützing, 1846; М. С. Sauvageau, 1892; А. А. Еленкин, 1938, 1949; М. М. Голлербах и др., 1953; J. Komárek, К. Anagnostidis, 1988, 1989, 1998, 2005; С. П. Вассер и др., 1989; С. С. Баринова, Л. А. Медведева, 1996; С. С. Баринова и др., 2006; Р. Н. Белякова и др., 2006). Систематический список составлен с учетом современных таксономических преобразований циа-нобактерий (J. Komárek, К. Anagnostidis, 1999,2005).

На основании видового состава Cyanoprokaryota с использованием таблиц сапробности А. В. Макрушина (1974а) и С. С. Бариновой и др. (1996, 2006) определен класс сапробности воды реки Миасс.

Для расчета индексов видового разнообразия и богатства сообществ (индекса видового богатства (R), индекса видового разнообразия Шеннона (Н), индекса полидоминантности (Р), индекса доминирования Симпсона (С) и индекса выравненное™ Пиелу (Е)) был использован пакет программ Statan-2008 (С. Н. Гашев и др., 2008).

Непараметрический корреляционный анализ между гидробиологическими и гидрохимическими показателями рассчитывали с помощью программного обеспечения KyPlot (Дж. Поллард, 1982).

Графическое отображение проведенной обработки представлено в работе в виде гистограмм.

Обработку данных проводили при помощи программ пакета Microsoft Office 2010 (Microsoft Word, Microsoft Excel).

2.4. Морфологическая характеристика тест-объектов

К данному отделу относят одноклеточные, колониальные и нитчатые водоросли, различно окрашенные в зависимости от соотношения пигментов, представленных, кроме хлорофилла а и каротиноидов, еще синими пигментами фикоцианином и аллофикоцианином и красным фикоэритрином. Характерно полное отсутствие жгутиковых стадий и отсутствие полового процесса.

Клетка синезеленых водорослей состоит из бесцветной центроплазмы, и периферически расположенной окрашенной хроматоплазмы, между которыми нет резкой границы. В центроплазме локализирована полукольцевая молекула ДНК, нуклеоид, гомолог клеточного ядра. Кроме того, в цитоплазме находятся включения (гликоген, волютин, цианофициновые зерна) и часто -полости, наполненные смесью газов, по составу близкой к воздуху - газовые вакуоли, или псевдовакуоли. У одних видов псевдовакуоли встречаются на протяжении всей вегетативной жизни, у других только на определенных стадиях развития.

Ультратонкие исследования цианобионтов позволили детально описать клеточную оболочку, которая состоит из четырех четко разграниченных слоев (ТЦ - Ь4). Непосредственно кнаружи от цитоплазматической мембраны расположен электронно-прозрачный слой, за которым следует электронно-плотный слой, состоящий из муреина основного компонента клеточной оболочки бактерий. У эукариотических водорослей и грибов это вещество не обнаружено. Таким образом, и по химизму клеточной оболочки синезеленые водоросли, нередко называемые синезелеными бактериями (цианобактерия-ми), более близки к бактериям, чем к эукариотическим водорослям. Именно муреиновый слой определяет прочность стенки. Будучи изолированным, этот слой клеточной стенки способен сохранять форму всей клетки. Следующие за муреиновым слоем второй электронно-прозрачный и мембраноподобный слои образованы углеводами и в отличие от электронно-плотного слоя гибкие, пластичные.

Обусловленная этими слоями пластичность клеточной стенки допускает изменения формы клетки.

Ь1 - Ь4 находятся в продольных стенках нитчатых синезеленых. Поперечные стенки, или септы, образованы только одним электронно-прозрачным и электронно-плотным слоями. У одноклеточных форм наружные слои электронно-прозрачного и мембраноподобного слоев образуются на септах только после начала разъединения клеток. Как в продольных стенках, так и в септах нитчатых (гормогониофициевых) синезеленых водорослей имеются поры, через которые соединяются цитоплазматические мембраны и протопласты соседних клеток; это цитоплазматические тяжи - микроплазмодесмы, их количество между двумя вегетативными клетками может достигать 4000.

У многих синезеленых водорослей клеточные стенки покрыты слизистым слоем, который может быть толстым и плотным и образует чехлы или капсулы, обычно заключающие несколько клеток, или же слизь представлена

в виде тонкого жидкого слоя. Слизь предохраняет клетки от высыхания и, по-видимому, принимает участие в процессе скользящего движения.

В хроматоплазме локализованы тилакоиды, но они способные проникать во все части клетки. Тилакоиды не отграничены от цитоплазмы мембранами, как хлоропласты высших растений. Периферически расположенные тилакоиды обычно ориентированы параллельно продольной клеточной стенке, но иногда и перпендикулярно ей. Изредка тилакоиды рассеяны по всей клетке.

Тилакоиды синезеленых никогда не образуют групп, как это свойственно настоящим водорослям, за исключением красных с зернистыми хромато-форами. Фикоцианин, аллофикоцианин и фикоэритрин в форме гранул - фи-кобилисом - локализованы на поверхности тилакоидов.

В нуклеоплазме находятся полукольцевая молекула ДНК. Для ядерного материала синезеленых, как и для бактерий и фагов, характерно отсутствие гистонов, чем они отличаются от остальных эукариотических организмов, ядерная субстанция которых содержит, помимо ДНК, ядерный белок.

Газовые вакуоли, рассеянные по всей клетке или располагающиеся у поперечных перегородок, состоят из тесно упакованных, наподобие сот, полых, одетых мембраной субъединиц газовых везикул (газовых пузырей). Эти везикулы имеют форму полых цилиндрических трубок с коническими шапочками у концов. Они могут быть изолированы из клетки без изменения их формы. Подвергнутые определенному давлению, цилиндрические части газовых везикул спадаются, при этом конические шапочки могут отламываться. Химические анализы изолированных газовых везикул показывают, что их мембраны отличаются от типичной элементарной мембраны отсутствием ли-пидов. Мембраны газовых везикул состоят только из белков.

Согласно современной номенклатуре (Г Кошагек, К. Апа^овйсНз, 1999, 2005), отдел Суапоргокагуо1а на основании диагностических признаков: форма таллома, характер размножения и прикрепления - подразделяется на

три класса: Chroococcophyceae, Chamaesiphonophyceae, Hormogoniophiceae (H. П. Горбунова, 1991; П. Зитге и др., 2007).

Chroococcophyceae объединяет колониальные, реже одноклеточные формы. Их клетки, как правило, недифференцированы на основание и вершину и отличаются простым делением. Если после деления они не расходятся, то возникают слизистые колонии, форма которых определяется морфологией клеток и способом их деления. В одних случаях возникают объемные колонии, в других - плоские, пластинчатые. Класс объединяет два порядка: Chroococcales и Entophysalidales, включает 35 родов и 7 семейств. Наиболее распространенными являются следующие роды: Synechocystis, Synechococcus, Dactylococcopsis - семейство Coccobactreaceae; Merismopedia - семейство Merismopediaceae; Microcystis, Aphanothece - семейство Microcystidaceae; Gloeocapsa, Gloeothece, Eucapsis - семейство Gloeocapsaceae; Coelosphaerium - семейство Coelosphaeriaceae; Gomphosphaeria - семейство Gomphosphaeria-ceae; Woronichinia - семейство Woronichiniaceae.

Chamaesiphonophyceae объединяет эпифитные одноклеточные прикрепленные водоросли, клетки которых дифференцированы на вершину и основание, а также нитчатые формы, образованные с толстостенными клетками. Размножение осуществляется посредством эндоспор и экзоспор. Представители этого класса предпочитают чистоводные и бедные питательными веществами горные ручьи, где их слоевища образуют цветные корочки или пятна на камнях, раковинах и растениях. Некоторые виды обитают в морях. Исходя из специфики их приуроченности к горным экосистемам и ограниченности распространения, а также отсутствия литературных данных, мы не приводим подробное описание их систематики и таксономии.

Hormogoniophiceae объединяет нитчатые многоклеточные организмы, протопласты соседних клеток которых сообщаются посредством плазмодесм. Размножение осуществляется гормогониями, представляющими участки трихом, способных к активному движению и прорастанию в новые особи. Для

многих представителей описаны прорастающие споры - первичные гормого-нии, отличающиеся от вторичных, непосредственно развивающихся из взрослых трихом.

В работе приводятся наиболее часто встречаемые роды, относящиеся к 4 порядкам: Stigonematales, МазИ§ос1ас1а1е8, >То81;оса1е8 и ОзсПЫопа^Б.

Представители порядка Stigonematales характеризуются гетероцитными нитчатыми талломами, способными к ветвлению. Наиболее характерными представителями порядка являются роды: Згщопета и Нара1о8(ркоп - семейство 8й§опета1асеае.

Представители следующего порядка - Mastigocladales - отличаются V-образным ветвлением и интеркалярными гетероцистами и обитают в основном в морях и горячих источниках (1 от +30 до +60 °С).

Неветвящиеся однорядные трихомы с гетероцистами и спорами характерны для представителей порядка КоБШса^Б. Они бывают как с влагалищами, так и без них, чаще по одному трихому в каждом из них. Наиболее типичными представителями порядка являются следующие рода: Иоз^с и Жо1-1еа - семейство КоБШсасеае; АпаЬаепа, АпаЬаепор818, СуИгкИгоярегтит - семейство АпаЬаепасеае; Аркатготепоп - семейство АрЬашгошепопасеае; Бсу-!опета, То1уроМх - семейство БсуШпет^асеае; СаШкпх, Шуи1апа, &оео(п-сЫа - семейство Ктйапасеае.

В отличие от предыдущих трех порядков, последний - ОзсШа1:опа1е8 -характеризуется тем, что трихомы его особей не содержат гетероцист и почти всегда лишены спор, они однорядные, с влагалищами или без них, подвижные. В порядке насчитывают от 5 до 11 семейств, с небольшим видовым составом. Наиболее широко распространенными являются роды: ОясИШопа, §р1гиИпа, Ркогт1с1шт, Lyngbya - семейство ОэсШаШпасеае; БсЫгоЖпх, М1-сгосоЫиБ - семейство ЗсЫгоЙтсИасеае (Л. Н. Александровская, 1983; Жизнь растений, 1977).

Заключение диссертации по теме «Экология (по отраслям)», Артеменко, Борис Александрович

ВЫВОДЫ

1. Впервые выявлен видовой состав цианопрокариот реки Миасс, использованных в данной работе в качестве тест-объектов. Он представлен 16 видовыми и подвидовыми таксонами, относящимися к 10 родам.

2. Анализ сезонной динамики развития цианопрокариот показал, что средняя численность особей неуклонно возрастает в летне-осенний период, и пик ее приходится на сентябрь (до 138,93 млн. кл./л.), что и приводит к массовому «цветению» реки. Основной вклад вносит Р1апЫо1кпх agard.hu (128,7 млн. кл./л.)

3. Вода реки Миасс относится к гидрокарбонатному классу и содержит большое количество сульфат-, хлорид-, нитрат-ионов и катионов железа и марганца, значительно превышающих ПДК, что приводит к смене класса воды на сульфатный, способствует повышению общей минерализации (до 532 мг/л) и вызывает значительное увеличение показателя кислотности (рН до 9,5) и цветности (в 2-4 раза).

4. Значение БПК5 и связанное с ним содержание растворенного в реке кислорода позволили определить воду реки Миасс на большем протяжении исследуемого участка как |3-мезосапробный водоем, что подтверждено также видовым составом тест-объектов, а на станциях, размещенных в д. Бутаки и с. Миасское, - как гиперсапробный водоем (содержание БПК5 превышает ПДК в11,3и25,1 раза соответственно).

5. На основании гидрофизических (прозрачность), гидрохимических (рН, нитратный азот, фосфор фосфатный, биохимическое потребление кислорода) и гидробиологических показателей (видовое разнообразие, определяющее степень сапробности) можно констатировать, что река Миасс - по-литрофный водоем (умеренно загрязненный/сильно загрязненный) с выраженной тенденцией к гипертрофности (весьма загрязненный/предельно загрязненный) и биогенной нагрузкой, определяемой как очень высокая (вплоть до насыщенной).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Комплексный подход к оценке качества воды, принятый в диссертационном исследовании, включает: биологические (видовой состав тест-объектов, численность, сезонная динамика, сапробность); гидроморфологические (описание поймы реки, ее долины и русла, естественного годового стока и т.д.); гидрохимические (содержание ионов железа и марганца, нитрат-, нитрит-ионов, биохимическое потребление кислорода, количество свободного кислорода, водородный показатель и т.д.) данные, описывающие местообитания и описание водосбора, а соответственно, использует широкий набор показателей и индексов (индекса видового богатства (R), индекса видового разнообразия Шеннона (Н), индекса полидоминантности (Р), индекса доминирования Симпсона (С) и индекса выравненности Пиелу (Е)), что позволило получить интегральную оценку качества воды реки Миасс, а точнее, ее трофический статус.

Для решения проблемы определения экологического качества поверхностных вод наряду с разработкой фундаментальных проблем (гидробиологических, гидрохимических, гидрологических) существуют и задачи прикладного характера, а именно создание инструментов оценки качества воды для менеджмента с использованием данных фундаментальной науки.

Наряду с двумя отмеченными задачами существует и третья, которая заключается в применении этих инструментов для управления качеством воды, что является актуальным в настоящее время. Одинаково значимым для всех трех групп задач является обоснованность, точность, прогнозирование разработанных подходов методов и инструментов и их правильное использование.

• Все три группы задач тесно взаимосвязаны, и исключение какого-либо звена делает невозможным решение проблемы экологического качества воды.

Для реализации обозначенных подходов экологической оценки качества поверхностных вод необходимо создание системы, подобной DPSIR-схеме, предложенной в Европейской программе OECD (Organisation for Economie Coopération and Development) и в настоящее время являющейся одним из основных элементов в оценке состояния окружающей среды, а также для расчета возможных рисков.

DPSIR-схема включает 5 элементов:

- Driving forces (индустриальное, сельскохозяйственное производство, судоходство, рекреация);

- Pressures (поступление и сброс загрязнений из различных источников);

- State (экологическое качество воды);

- Impacts (изменение в биоте и экосистеме в целом);

- Response (меры по защите водных объектов).

Для каждого из предложенных элементов, как считают В. П. Семенченко и В. И. Разлуцкий (2010), необходимо разработать систему индикаторов, позволяющих оценивать роль каждого элемента в некоторых количественных показателях. Авторы предлагают следующие наиболее важные индикаторы для подобных оценок:

Driving forces. Концентрация источников загрязнения (заводы, сельскохозяйственные фермы и др. на водосборе), степень сельскохозяйственного и иного использования земель, рекреационная деятельность.

Pressures. Объем поступления загрязненных вод. Концентрация тяжелых металлов, пестицидов, биогенных элементов.

State. Экологическое качество воды, биотические индексы.

Impacts. Динамика видового состава и структура сообществ.

Response. Снижение нагрузки на водосборе, строительство очистных сооружений, расширение водоохранных зон.

В целом создание подобной системы, несомненно, представляет собой мощный инструмент для определения состояния водных объектов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Артеменко, Борис Александрович, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абакумова В. А. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб. : Гидрометеоиздат, 1992. 318 с.

2. Александровская Л. Н., Сергеева Р. М., Флейшер Л. В. Фитопланктон реки Уй и ее притоков в связи с санитарным состоянием // Край родной. Челябинск, 1975. Вып. 10. С. 15-18.

3. Александровская Л. Н., Сергеева Р. М., Флейшер Л. В. Фитопланктон оз. Шелюгино Челябинской области // Флора и растительность Южного Урала и их охрана. Челябинск, 1979а. Вып. 8. С. 3-15.

4. Александровская Л. Н., Сергеева Р. М., Флейшер Л. В. Фитопланктон оз. Второе // Флора и растительность Южного Урала и их охрана. Челябинск, 19796. Вып. 8. С. 16-26.

5. Александровская Л. Н., Сергеева Р. М., Флейшер Л. В. Фитопланктон и альгофлора озера Первое Челябинской области // Флора и растительность Урала и пути их охраны. Деп. в ВИНИТИ 14.09.89, № 5883-В89. Челябинск, 1989. С. 110-123.

6. Андреева М. А. Гидрологический режим рек Челябинской области // Гидрометеорологический режим рек Южного Урала. Челябинск : изд-во ЧГПИ, 1983.82 с.

7. Андреева М. А., Калишев В. Б. Реки Челябинской области. Челябинск: ЧГПИ, 1991.104 с.

8. Арсентьева Н. Ю., Нохрин Д. Ю., Грибовский Ю. Г. Микробиологическая характеристика экологического состояния реки Миасс, Аргазинско-го и Шершневского водохранилищ // Вода: химия и экология. 2011. № 6. С. 2-8.

9. Арсентьева Н. Ю., Нохрин Д. Ю., Грибовский Ю. Г. Микробиологическая характеристика экологического состояния реки Миасс и ее водохранилищ // Вестн. ЧелГУ. 2010. № 8. С. 52-58.

10. Баженова О. П. Видовой состав и эколого-географическая характеристика водорослей среднего Иртыша // Вестн. ОмГПУ. Сер. Естественные науки и экология. 2006. Режим доступа: http://www.omsk.edu/volume/2006/ natural/.

11. Баренбойм Г. М., Веницианов Е. В., Данилов-Данильян В. И. Некоторые научно-технологические проблемы проектирования, создания и функционирования систем мониторинга водных объектов // Вода: химия и экология. 2008а. № 1.С. 3-7.

12. Баренбойм Г. М., Веницианов Е. В., Данилов-Данильян В. И. Некоторые научно-технологические проблемы проектирования, создания и функционирования систем мониторинга водных объектов // Вода: химия и экология. 20086. № 2. С. 3-10.

13. Баринова С. С., Медведева JI. А. Атлас водорослей - индикаторов сапробности (российский Дальний Восток). Владивосток : Дальнаука, 1996. 364 с.

14. Баринова С. С., Медведева JI. А., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив : PiliesStudio, 2006. 498 с.

15. Белоусов А. П., Страдомский В. Б., Кихель С. А. Экономическая эффективность получения информации автоматизированной системой контроля и регулирования качества поверхностных вод // Гидрохим. материалы. 1976. Т. 63. С. 61-69.

16. Белякова P. H., Волошко JI. H., Гаврилова О. В. [и др.] Водоросли, вызывающие «цветение» водоемов Северо-Запада России. М. : Товарищество научных изданий КМК, 2006. 367 с.

17. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / под ред. О. П. Мелеховой, Е. И. Сарапульцевой. М. : Академия, 2008. 288 с.

18. Биологические обрастания в системе питьевого и технического водоснабжения и меры борьбы с ним / под ред. Г. И. Долгова. М. : Наука, 1969. 109 с.

19. Богданова О. Г. Озера Челябинской области и их экологическая оценка // Вестн. КрасГАУ. 2007. Вып.1. С. 171-174.

20. Богданова О. Г. Экологическое состояние озер Челябинской области // Безопасность биосферы - 2005. Сб. тез. докл. Всерос. молодежного науч. симпозиума. Екатеринбург, 2005. С. 60.

21. Богданова О. Г. Экологическое состояние озер Челябинской области: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Богданова О. Г.; [Место защиты: Пермский гос. ун-т]. Пермь, 2009. 23 с.

22. Бондаренко Н. В. Биология горных озер // Рукопись. Архив Ильменского государственного заповедника. 1938. 128 с.

23. Брянцева Ю. В., Дробецкая И. В., Харчук И. А. Характеристика цианобактерии Spirulina (Arthrospira) platensis Н Экология моря. 2005. Вып. 70. С. 24-30.

24. Вассер С. П., Кондратьева Н. В., Масюк Н. П. [и др.] Водоросли: справочник. Киев : Наукова Думка, 1989. 608 с.

25. Влияние урбанизации на гидрологический режим и качество воды. JI. : Гидрометиоиздат, 1977. 63 с.

26. Вода России. Малые реки России / под ред. А. М. Черняева. Екатеринбург : РосНИИВХ, 2001. 804 с.

27. Вредные химические вещества : неорганические соединения элементов V-VIII групп. Справочник / А. Л. Бандман, Н. В. Волкова, Т. Д. Гре-хова и др.; под ред. В. А. Филова и др. Л.: Химия, 1989. 592 с.

28. Гаврилова Е. В. Видовой состав, динамика численнсти и токсичность цианобактерий Шершневского водохранилища Челябинской области. Дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Гаврилова Е. В.; [Место защиты: Пермский гос. ун-т]. Пермь, 2009. 133 с.

29. Гареев А. М. Оптимизация водоохранных мероприятий в бассейне реки. Географо-экологический аспект : моногр. СПб. : Гидрометиоиздат, 1995. 179 с.

30. Голлербах М. М., Косинская Е. К., Полянский В. И. Определитель пресноводных водорослей СССР : Синезеленые водоросли. М. : Госиздат, 1953. Вып. 2. 652 с.

31. Горюнова С. В., Демина Н. С. Водоросли - продуценты токсических веществ. М.: Наука, 1974. 256 с.

32. Давыдов Д. A. Cyanoprokaryota Шпицбергена: состояние изученности флоры //Ботан. журн. 2010. Т. 95. № 2. С. 169-176.

33. Дерябина Л. В., Ходоровская Н.И., Сафонова Е. В. (Гаврилова) [и др.] Экологическое состояние Шершневского водохранилища в 2007 году // Охрана водных объектов Челябинской области. Современные технологии водопользования. Сб. докл. и сообщений областной ежегод. науч.-практ. конф. Челябинск, 2008. С.132-135.

34. Долгов Г. И., Никитинский Я. Я. Гидробиологические методы исследования // Стандартные методы исследования питьевых сточных вод. М., 1927. №75. С. 1-252.

35. Еленкин А. А. Синезеленые водоросли СССР. Спец. часть. М., Л.: изд-во АН СССР, 1938. Вып. 1. 984 с.

36. Еленкин А. А. Синезеленые водоросли СССР. Спец. часть. М., Л.: изд-во АН СССР, 1949. Вып. 2. 1908 с.

37. Емельянов А. Г. Основы природопользования. М.: Академия, 2004. 304 с.

38. Еремкина Т. В. Изменение структуры фитопланктона озер Увиль-динской зоны в процессе эвтрофирования // IX Съезд Гидробиолог, об-ва РАН. Тольятти, 2006. Т. 1. С. 153.

39. Еремкина Т. В. Структура и функционирование фитопланктона озер северной части Увильдинской зоны (Челябинская область) в условиях антропогенного эвтрофирования: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.02.08 / Еремкина Т. В.; [Место защиты: ИБВВ им. И. Д. Папанина РАН]. Борок, 2010. 22 с.

40. Еремкина Т. В., Ярушина М. И. Гидрохимический режим и фитопланктон озер северной части Увильдинской зоны в условиях антропогенной нагруз-ки // Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы : Мат. III Всерос. конф. по водной токсикологии, поев, памяти Б. А. Флерова. Борок, 2008. Ч. 3. С. 182-185.

41. Жадин В. И. Методика изучения донной фауны водоемов и экологии донных беспозвоночных // Жизнь пресных вод. М.-Л. : изд-во АН СССР, 1956. Т. 4.4. 1.С. 279-382.

42. Захаров С. Г., Пономарева К. А. Миасс в Челябинске // Природное и культурное наследие Урала : мат. V регион, науч.-практ. конф. Челябинск : Изд-во ЧГАКИ, 2007. С. 33-35.

43. Захаров С. Г. Формирование качества Шершневского водохранилища в зимний период // Современные проблемы исследования водохранилищ : мат. Всерос. научно-практ. конф. Пермь, 2005. С. 102-104.

44. Захаров С. Г., Арлашов С. П. Баланс загрязняющих веществ и качество воды Шершневского водохранилища // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов : тр. Междунар. научно-практ. конф. Пермь, 2007. Т. 2. С. 25-28.

45. Зенин А. А., Белоусова Н. В. Гидрохимический словарь. Л.: Гидро-метеоиздат, 1988. 240 с.

46. Зинченко Т. Д. Шарый П. А., Шитиков В. К. [и др.]. Методология статистического анализа взаимосвязи показателей гидробиологического состояния и рельефа // Биоиндикация экологического состояния равнинных рек : Ин-т экологии Волж. бассейна РАН; Ин-т биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН; Ин-т клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН. М.: Наука, 2007. 403 с.

47. Зитте П., Вайлер Э. В., Кадерайт Й. В. [и др.] Ботаника: эволюция и систематика. М.: Академия, 2007. Т. 3. 576 с.

48. Калинин В. М. Мониторинг природных сред. Тюмень : изд-во ТюмГУ, 2007. 208 с.

49. Калишев В. Б. Река Миасс // Челябинская область : энцикл. - Челябинск : Каменный пояс, 2005. - Т. IV. - С. 260-261.

50. Киселев И. А. Методика исследования планктона // Жизнь пресных вод. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1956. Т. 4. Ч. 1. С. 183-256.

51. Комаренко Л. Е., Васильева И. И. Пресноводные зеленые водоросли водоемов Якутии. М. : Наука, 1978. 284 с.

52. Кондратьева Н. В., Коваленко О. В. Краткий определитель видов токсичных синезеленых водорослей. Киев, 1975. 80 с.

53. Кравчук Е. С. Эколого-физиологические аспекты «цветения» воды сине-зелеными водорослями в двух разнотипных водохранилищах: Район Красноярска: дис. ... канд. биол. наук: 03.00.18 / Кравчук Е. С. : [Место защиты: Ин-т биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН]. Борок, 2004. 131 с.

54. Криволуцкий Д. А., Тихомиров Ф. А., Федоров Е. А. [и др.] Действие ионизирующей радиации на биогеоценоз. М.: Наука, 1988. 240 с.

55. Лихачев С. Ф. Методика эколого-фаунистических исследований протест на примере эвгленовых // Методология и методика естественных наук. Омск : изд-во ОмГПУ, 1997. С. 111-127.

56. Лихачев С. Ф., Серебренникова Ю. А. Изучение сапробности Шершневского водохранилища с помощью индикаторов - эвгленид (Е1щ1е-П01с1еа, Е^1епогоа) // Инновационные процессы в области химического и естественнонаучного образования : мат. Всерос. науч.-практ. конф. в 2 т. Оренбург : изд-во ОГПУ, 2009. Т. 1. С. 90-92.

57. Лихачев С. Ф., Серебренникова Ю. А., Арсентьева Н. Ю. Протисто-логическая и бактериологическая оценка Шершневского водохранилища г. Челябинска // Современные проблемы экологии и экологического образования : сб. мат. междунар. науч.-практ. конф. Орехово-Зуево : изд-во ОГПИ, 2009. С. 19-21.

58. Лихачев С. Ф., Серебренникова Ю. А., Румянцева А. В. Эвгленовые жгутиконосцы (Е^1ешнс1еа, Егщкпогоа) Аргазинского водохранилища и их биоиндикационное значение // Вестн. ТюГУ. 2008. № 3. С. 103-107.

59. Лихачев С. Ф., Трофимова Л. В. Анализ сапробности водоемов Челябинска с использованием индикаторных особенностей ресничных инфузорий // Экологический мониторинг и биоразнообразие. 2010. Т. 5. № 1. С. 9193.

60. Лихачев С. Ф., Трофимова Л. В. Видовой состав ресничных инфузорий реки Миасс в пределах города Челябинска // Экосистемы малых рек : биоразнообразие, экология, охрана. Лекции и мат. докл. Всерос. шк.-конф. Институт биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина. Рыбинск : Изд-во «Принтхаус», 2008. С. 190-191.

61. Лихачев С. Ф., Трофимова Л. В. Фауна и индикаторные особенности ресничных инфузорий Шершневского водохранилища г. Челябинска // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий : сб. статей науч.-практ. конф. (с междунар. участием). Астрахань : изд-ль Сорокин Р. В., 2009. С. 167-169.

62. Макрушин А. В. Библиографический указатель по теме «Биологический анализ качества вод» с приложением списка организмов-индикаторов загрязнения / под ред. Г. Г. Винберга. Л. : изд-во ЗИН АН СССР, 1974а. 51с.

63. Макрушин А. В. Биологический анализ качества вод / под ред. Г. Г. Винберга. Л.: изд-во ЗИН АН СССР, 19746. 59 с.

64. Малаев А. В. Влияние антропогенных факторов на процесс зарастания малых озер юго-восточных районов Челябинской области // Мат. конф. по итогам НИР препод., сотруд. и аспирантов ЧГПУ за 2003 г. Челябинск, 2004а. С. 414-417.

65. Малаев А. В. Влияние процессов эвтрофирования на гидрохимический режим озер // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий : мат. регион, науч.-практ. конф. Челябинск : ЧГПУ, 20046. С. 84-88.

66. Малаев А. В. Сельскохозяйственное загрязнение водоемов малых озер юго-восточного Зауралья // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий : мат. межрегион, науч.-практ. конф. Челябинск : ЧГПУ, 2006. С. 79-81.

67. Малаев А. В., Андреева М. А. Экологическое состояние озер Южного Зауралья на современном этапе их развития // Экология и научно-технический прогресс : мат. II Междунар. науч.-практ. конф. Пермь, 2003. С. 75-78.

68. Малаев А. В. Влияние естественных и антропогенных факторов на зарастание малых бессточных озер Восточного Зауралья: Дис. ... канд. геогр. наук: 25.00.36 / Малаев А. В.; [Место защиты: Росс. гос. пед. ун-т им. А. И. Герцена]. СПб, 2009. 171 с.

69. Муравьев А. Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. СПб.: «Крисмас+», 2009. 220 с.

70. Николаев И. И. Планктонные водоросли // Жизнь растений. М.: Просвещение, 1977. Т. 3. С. 44-54.

71. Николюк В. Ф. Методы быстрого подсчета количества микроорганизмов в жидкой среде // Узб. гидробиол. журн., 1963. С. 32-81.

72. Никулина Т. В. Оценка экологического состояния р. Раздольная по составу индикаторных видов водорослей // Вестн. ДВО РАН, 2006. № 6. С. 71-78.

73. Определитель низших растений: Водоросли [Текст] / под ред. Л. И. Курсанова. М. : Сов. наука, 1953. 394 с. Т.1.

74. Осипов С. К. Предварительный отчет озерного отряда МГУ // рукопись. Архив Ильменского государственного заповедника, 1936. 68 с.

75. Отчет по НИР «Разработка системы мероприятий по управлению качеством воды и состоянием водохранилищ Челябинской области (Долго-бродское, Аргазинское, Шершневское и р. Миасс между ними)». Челябинск : ДП ФГУП ЮжУралНИИВХ, 2002.

76. Охапкин А. Г. Структура и сукцессия фитопланктона при зарегулировании речного стока (на примере р. Волги и ее притоков): автореф. дис. ...

докт. биол. наук: 03.00.16 / Охапкин А. Г. [Место защиты: СПбГУ]. СПб., 1997.48 с.

77. Панина М. В. Влияние антропогенных факторов на гидрохимический режим р. Миасс // Мат. конф. по итогам науч.-исслед. работ аспирантов и соискателей ЧГПУ за 2002 год. Челябинск : ЧГПУ, 2003. С. 240-244.

78. Панина М. В. Гидрохимический режим р. Миасс // Сб. науч. тр. студ. и аспирантов ест.-тех. ф-та ЧГПУ. Челябинск, 2002. С. 30-33.

79. Панина М. В. Роль техногенных факторов в формировании гидрохимического режима в бассейне р. Миасс: дис. ... канд. геогр. наук: 25.00.27 / Панина М. В.; [Место защиты: Пермский гос. ун-т]. Пермь, 2006. 208 с.

80. Панина М. В. Тяжелые металлы в донных отложениях р. Миасс // Природное и культурное наследие Урала : мат. II регион, науч.-практ. конф. Челябинск, 2004. С. 80-84.

81. Панина М. В., Лонщакова Г. Ф. Анализ содержания химических веществ в водах реки Миасс в зимний период // Природное и культурное наследие Урала : мат. I регион, науч.-практ. конф. Челябинск, 2003. С. 40-42.

82. Подлесный А. В., Троицкая В. И. Ильменские озера и их рыбохо-зяйственная оценка// Тр. УралВНИИОРХ, 1941. Т. 3. С. 121-174.

83. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики. М.: Финансы и статистика, 1982. 344 с.

84. Природа Челябинской области / под ред. М. А. Андреевой. Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2000. 269 с.

85. Пряхин Е. А., Тряпицына Г. А., Ячменев В. А. [и др.] Оценка токсических свойств цианобактерий Шершневского водохранилища Челябинской области // Гигиена и санитария. 2008. № 1. С. 73-75.

86. Пряхин Е. А., Ячменев В. А., Дерябина Л. В. [и др.] Оценка токсического и раздражающего действия цианобактерий Шершневского водохра-

нилища // Безопасность биосферы: сб. тезисов докл. Екатеринбург: УГТУ-УПИ. 2005. С. 63.

87. Реймерс Н. Ф. Экология (законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Журнал «Молодая Россия», 1994. 367 с.

88. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / под ред. В. А. Абакумова. Л.: Гидрометиоиз-дат, 1983. 241 с.

89. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / под ред. А. Д. Семенова. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.354 с.

90. Румянцева А. Я. Климат Челябинской области. Челябинск : изд-во ЧГПУ, 1988. 84 с.

91. Садчиков А. П. Методы изучения пресноводного фитопланктона. -М.: изд-во «Университет и школа», 2003. 157 с.

92. Сафонова Е. В. (Гаврилова) Оценка влияния различных факторов на токсичность цианобактерий Шершневского водохранилища // Вестн. ЧелГУ. Биология. 2008. Вып. 1. №4. С. 134-137.

93. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения : СанПиН 4630-88. Действительно с 01.01.1989. М.: изд-во Стандартов, 1989. 60 с.

94. Семенченко В. П., Разлуцкий В. И. Экологическое качество поверхностных вод. Минск: Беларус. навука, 2010. 329 с.

95. Сергеева Р. М., Флейшер Л. В. О качественном составе фитопланктона озера Чебаркуль Челябинской области // Биологические ресурсы водоемов Урала, их охрана и рациональное использование. Пермь, 1983. С. 64-65.

96. Серебренникова Ю. А. Индикаторные особенности эвгленовых жгутиконосцев и салробность некоторых водоемов Челябинска и Челябин-

ской области // Экологический мониторинг и биоразнообразие. 2007. Т. 2. № 2. С. 215-220.

97. Серебренникова Ю. А. Эколого-биологические особенности сво-бодноживущих эвгленовых жгутиконосцев водоемов Челябинской области: Дис. ... канд. биол. наук: 03.00.16 / Серебренникова Ю. А.; [Место защиты: Омский гос. пед. ун-т]. Омск, 2009. 157 с.

98. Серебренникова Ю. А., Лихачев С. Ф. Эвгленофауна реки Миасс // Экосистемы малых рек : биоразнообразие, экология, охрана. Лекции и мат. докл. Всерос. шк.-конф. Институт биологии внутренних вод им. И. Д. Папа-нина. Рыбинск : Изд-во «Принтхаус», 2008. С. 272-273.

99. Снитько Л. В., Сергеева Р. М. Водоросли разнотипных водоемов восточной части Южного Урала. Миасс : ИГЗ УрО РАН, 2003. 166 с.

100. Справочник по гидрохимии / под ред. А. М. Никанорова. Л.: Гид-рометеоиздат, 1988. 391 с.

101. Справочник по водным ресурсам СССР // Урал и Южное Приура-лье. М., 1936. Т. XII. Ч. I. 167 с.

102. Стерлягова И. Н., Патова Е. Н. Водоросли водоемов бассейна реки Печора (Приполярный Урал) //Ботан. журн. 2008. Т. 93. № 7. 1011-1029.

103. Стерлягова И. Н. Разнообразие водорослей и структура их сообществ в водоемах Приполярного Урала (на примере бассейна рек Кожмы и Щугор): автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.05 / Стерлягова И. Н.; [Место защиты: Ин-т биологии Коми НЦ УрО РАН]. Сыктывкар, 2009. 20 с.

104. Страдомский В. Б. Проблемы автоматизации контроля химического состава поверхностных вод // Гидрохимические материалы. 1976. Т. 63. С. 312.

105. Судницына Д. Н. Экология водорослей Псковской области. Псков : ПГПУ, 2005. 128 с.

106. Сухарев Ю. И., Ходоровская Н. И., Ницкая С. Г. [и др.] Исследование трофического состояния системы водохранилищ // Химия и химическая технология: Известия Челяб. науч. центра. Вып. 4 (17). 2002. С. 99-103.

107. Таусон А. О. Гидробиология Ильменских озер и их рыбохозяйст-венная оценка. Архив Ильменского государственного заповедника. Оп. 2, д. №37. 1939.316 с.

108. Тавасси М., Баринова С. С., Анисимова О. А. [и др.] Водоросли-индикаторы природных условий в бассейне реки Яркон, центральный Израиль // Альгология. 2005. Т. 15. № 1. С. 51-77.

109. Трофимова Л. В., Мячина О. А., Гуляева В. В. Ресничные инфузории и сапробность водоемов // Вестн. ЧГПУ. 2010. № 11. С. 272-279.

110. Тумбинская Л. В. Альгофлора реки Москвы в черте города: авто-реф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.05 / Тумбинская Л. В.; [Место защиты: МГУ им. М. В. Ломоносова]. М., 2006. 23 с.

111. Фауна аэротенков : атлас. Л.: Наука, 1984. 264 с.

112. Федоров В. Д. О методах изучения планктона и его активности. М. : МГУ, 1979. 167 с.

113. Шикломанов И. А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Л.: Гидрометиоиздат, 1989. 334 с.

114. Шитиков В. К., Розенберг Г. С., Зинченко Т. Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти : ИЭВБ РАН, 2003. 463 с.

115. Экологическая оценка воздействия гидротехнического строительства на водные объекты / В. Д. Романенко, О. П. Оксиюк, В. Н. Жукинский [и др.]; отв. ред. Ю. П. Зайцев. Киев : Наук, думка, 1990. 256 с.

116. Экологический мониторинг / под ред. Т. Я. Ашихминой. М.: Академический проект, 2005. 416 с.

117. Эколого-физиологические исследования состояния окружающей среды и здоровья населения Омского Прииртышья : моногр. / под ред. А. Г. Патюкова. Омск : «Вариант-Омск», 2010. 292 с.

118. Экология города Йошкар-Олы : науч. изд. / под ред. О. JI. Воскресенской. Йошкар-Ола : изд-во Map. гос. ун-та, 2007. 300 с.

119. Яковлев А. С. Общая гидробиология. М.: Высшая шк., 1990. 187 с.

120. Ярушина М. П., Еремкина Т. В. Некоторые аспекты современного состояния озерных экосистем Увильдинской зоны (Южный Урал) // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды : Мат. III Междунар. науч. конф. Минск, 2007. С. 79-80.

121. Ярушина М. И., Еремкина Т. В. Новые и редкие виды Cyanophyta водоемов Челябинской области // Природное наследие России: изучение, мониторинг, охрана : Мат. Междунар. конф. Тольятти, 2004а. С. 315-316.

122. Ярушина М. И., Еремкина Т. В. Разнообразие водорослей водоемов Южного Урала и Зауралья // Экология пресноводных экосистем и состояние здоровья населения : Мат. Всерос. конф. Оренбург, 2006. С. 42.

123. Ярушина М. И., Еремкина Т. В. Разнообразие синезеленых водорослей водоемов Челябинской области (Южный Урал) // Александр фон Гумбольдт и проблемы устойчивого развития Урало-Сибирского региона: Мат. российско-германской конф. Тюмень, 20046. С. 378-379.

124. Ярушина М. И., Еремкина Т. В. Фитопланктон озер Синарской группы Челябинской области // Экология и рациональное природопользование на рубеже веков: Итоги и перспективы : Мат. Междунар. конф. Томск, 2000. Т. 1.С. 228-230.

125. Ярушина М. И., Еремкина Т. В. Фитопланктон эвтрофного оз. Силач // Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий: Мат. Междунар. конф. Оренбург, 2001. С. 50-52.

126. Ярушина M. И., Танаева Г. В., Еремкина Т. В. Cyanophyta озер Кас-линеко-Кыштымской системы (Россия) // Актуальные проблемы современной альгологии : Тез. докл. II Междунар. конф. Киев, 1999. С. 169.

127. Ярушина М. И., Танаева Г. В., Еремкина Т. В. Флора водорослей водоемов Челябинской области. Екатеринбург : изд-во УрО РАН, 2004. 308 с.

128. Ярушина, М. И. О фитопланктоне выростных прудов Чесменского рыбхоза Челябинской области [Текст] / М. И. Ярушина // Тр. Урал, отделения СибНИИРХ. 1971. Т. 8. С. 239-251.

129. Ячменев В. А., Тряпицына Г. А., Сафонова Е. В. (Гаврилова) [и др.] К вопросу о качестве воды поверхностных источников питьевого водоснабжения // Экологический ежегодник. 2008. № 2. С.36-37.

130. Anagnostidis К., Komarek J. Modem approach to the classification system of cyanophytes. 3 - Oscillatoriales £ Arch. Hydrobiol. 1988. Svtppl. 80. H. 14, (Aigological Studies 50-53). P. 327-472.

131. Anagnostidis K., Komarek J. Modem approach to the classification system of cyanophytes. 5 - Stigonematales II // Arch. Hydrobiol. 1990. Suppl. 86 (Aigological Studies 59). P. 1-73.

132. Anagnosttdis K. Nomenclatural changes in cyanoprokaryotie order Oscillatoriales HPreslia. 2001. Vol. 73. N 4. P. 359-375.

133. Bornet É., Flahault C. (1886 '1888'). Revision des Nostocacées hétéro-cystées contenues dans les principaux herbiers de France // Annales des Sciences Naturelles, Botanique, Septième Série 7. 1888. S. 177-262.

134. Carlson R. E. A trophic state index for lakes // Limnology and Oceanography. 1977. vol. 22. P. 361-369.

135. Cyrus Z., Sladecek V. Standart methods of the biological water analysis // Zvl. Priloha Vodni hospodarstvi, 1965/66. Vol. 15/16.1. R. 1-32.

136. Gentile J. H., Maloney T. E. Toxicity and environmental requirements of a strain of Aphanizomenon flos-aquae L. Canad. J. Microbiol. 1969. 165 p.

137. Golovin S. Die Bezeichnung des Vektors der Saprobität S al seine neue Methode der Interpretation der hydrobiologischen Forschungen bei der Schätzung des Standes der Wasserverunreinigung // Pol. Arch. Hydrobiol., 1968.15 (28), 1. S. 39-50.

138. Gorham P. R., McLachlan J., Hammer U. T., Kim W. K. Isolation and culture of toxic strain of Anabaena flos-aquae (Lyngb.) de Breb. Verhandl. Internat. Verein Limnol. 1964. 796 p.

139. Kolkwitz R., Marsson M. Ökologie der pflanzlichen Saprobien // Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. 1908. Bd. 26a. S. 505-519.

140. Kolkwitz R., Marsson M. Ökologie der tierischen Saprobien. Beiträge zur Lehre von der biologischen Gewässerbeurteilung // Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie. 1909. Bd. 2. S. 126-152.

141. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota I Chroococcales // Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd 19 (1). Jena etc., 1998. 643 p.

142. Komarek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota I. Oscillatoriales // SfiBwasserflora von Mitteleuropa. Bd 19 (2). München, 2005. 643 p.

143. Komarek J., Anagnostidis K. Modern approach to the classification system of cyanophytes. 2 - Chroococcales // Arch. Hydrobiol, 1986. Suppl. 73. H. 2. (Aigological Studies 43). P. 157-226.

144. Komarek J., Anagnostidis K. Modern approach to the classification system of cyanophytes. 4 - Nosstocales // Arch. Hydrobiol. 1989. Suppl. 82. H. 3. (Aigological Studied 56). P. 247-345.

145. Kützing F.T. Tabulae phycologicae; oder, Abbildungen der Tange. Vol. 1, fasc. 1. Nordhausen: Gedruckt auf kosten des Verfassers (in commission bei W. Köhne), 1846. pp. 1-8, pis 1-10.

146. Lemmermann E. Der grosse Waterneverstorfer Binnensee. Eine biologische Studie // Forschungsberichte aus der Biologischen Station zu Plön 6. 1898. SS. 166-205,4 figs, 1 map, Plate V.

147. Maitz L. W., de Long E. Natural radionuclides in the soils of a small agricultural basin Canadian Prairies and their association with topography, soil properties and erosion. Catena, 1990. Vol. 17, № 1. P. 85-96.

148. Meyen F. J. F. Neues system der pflanzen-physiologie: Dritter band. Plates X-XV. Berlin: Haude und Spenersche Buchandlung (S. J. Joseephy), 1839. PP. i-x, 1-627,

149. Nägeli C. Gattungen einzelliger Algen, physiologisch und systematisch bearbeitet // Neue Denkschriften der Allg. Schweizerischen Gesellschaft fur die Gesammten Naturwissenschaften. 1849. 10(7): i-viii, 1-139, pis I-VIII.

150. Newman P. J. Classification of Surface Water Quality: Review of Schemes Used in EC Member States. - Oxford: Heinemann Professional Publishing Lrd, 1988.-189 p.

151. Sauvageau C. Sur les algues d'eau douce recoltées en Algérie pendant le session de la Société Botanique en 1892 // Bulletin de la Société Botanique de France 39. 1892. civ-cxxviii, pl. VI.

152. Shilo M. Toxigenic algae // Progr. Industr. Microbiol., 1972. - 235 p.

153. Skulberg O. M. Some observations on red-coloured species of Oscillato-ria (Cyanophyceae) in nutrient-enriched lakes of Southern Norway // Verh. Internat. Verein. Limnol. 1978. P. 776-787.

154. Sladecek V. Si stem of water qualiti from biologikal point of view // Ergebnisse der Limnologie. Stuttgard, 1973. p. 212-218.

155. Sladecek V. The measure of saprobility // Verh. Intern. Verein Limnol., 1969. Bd.17. s. 546-559.

156. Zelinka M. Prispevek ke zpresneni biologicke klasifikace cistych vod // Sbornik Vysoke Skoly chemicko-technologicke v Praze, Oddil Fakulty Technologi Paliv a Vody. 1960. cäst 1. S. 419-427.

157. Zelinka M.. Marvan P. Zur Prazisierung der biologischen Klassifikation er Reinheit fliessender Gewässer // Arch. Hydrobiol. 1961. Bd. 57. S. 389-407.