Пространственно-временная структура фитопланктона нижнего течения реки Москвы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Ростанец, Дмитрий Викторович

• Ростанец, Дмитрий Викторович
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Ростанец, Дмитрий Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Фитопланктон в условиях антропогенного прессинга города

1.2. Использование фитопланктона в системе биомониторинга пресных вод.

1.3. Общая характеристика реки Москвы.

1.4. Характеристика качества воды реки Москвы.

1.5. Фитопланктон реки Москвы.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Сбор и первичная обработка данных.

2.2. Анализ данных.

2.3. Биоиндикационные методы оценки качества воды.

ГЛАВА 3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОПЛАНКТОНА НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ МОСКВЫ.

3.1. Таксономический состав фитопланктона.

3.2. Эколого-географический анализ альгофлоры.

ГЛАВА 4. ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ФИТОПЛАНКТОНА

РЕКИ МОСКВЫ НИЖЕ Г. МОСКВЫ.

ГЛАВА 5. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ФИТОПЛАНКТОНА НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ МОСКВЫ.

5.1. Динамика фитопланктона по тракту реки в июне.

5.2. Динамика фитопланктона по тракту реки в сентябре.

5.3. Сравнительный анализ структурных показателей фитопланктона.

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ НИЖНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ

МОСКВЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пространственно-временная структура фитопланктона нижнего течения реки Москвы»

В последние годы проблема водных ресурсов во всем мире, и в Российской Федерации в частности, настолько актуальна, что активно рассматривается и контролируется на правительственном уровне. По прогнозам ЮНЕСКО, к 2030 году около половины населения Земли будет испытывать дефицит питьевой воды. Мировая потребность в воде на данный момент превышает половину среднегодового стока рек, и нехватку воды испытывают более 2 млрд. человек; около 250 млн. человек страдают от болезней, возникших в результате употребления некачественной воды. Вода является одним из важнейших экономических и стратегических ресурсов Российской Федерации, но при этом в ней около 11 миллионов человек не имеют доступа к чистой питьевой воде. Все это свидетельствует об острой необходимости детальной оценки экологического состояния пресноводных водоемов и водотоков, оценки качества воды в них, а также выявления источников загрязнения- и разработки эффективных мер по восстановлению водных объектов.

Более половины жителей земли проживает в городах, и с каждым годом процент городского населения земли' все увеличивается. Экологическое благополучие городов во многом зависит от состояния их основного водотока, обеспечивающего водоснабжение города, и принимающего сточные воды (Щеголькова, 2007).

К настоящему моменту г. Москва является одним из крупнейших мегаполисов мира. Численность ее жителей давно превысила 10 млн. человек, а с учетом временно проживающих в ней - 15 млн. человек. Это приводит перенапряжению всех систем жизнеобеспечения города, а также к колоссальной нагрузке на экосистему реки Москвы, представляющей собой яркий пример городского водотока.

Река Москва, являющаяся основным источником водоснабжения г. Москвы и Московской области, испытывает на себе все многообразие антропогенных воздействий. На ее водосборной площади проживает подавляющее большинство сельского и значительная часть городского населения Московского региона. Воды реки активно используются для промышленного, питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для орошения. Река Москва принимает значительное количество качественно неоднородных стоков г. Москвы (более 55% расхода реки составляют бытовые биологически очищенные стоки города), а также и других населенных пунктов Московской, области, изменяющих ее гидрохимический и температурный режимы (Щеголькова, Венецианов, 2011). Гидрологический режим реки изменен вследствии зарегулирования ее стока. Берега реки являются рекреационными* объектами, заливные пойменные луга используются для выпаса скота и заготовки кормов.

Антропогенный прессинг влияет на всю биоту водных объектов, и, в первую очередь, на сообщества первичных продуцентов, в частности — на сообщество фитопланктона. Фитопланктон находится в основании пищевой пирамиды, поэтому любые изменения в структуре его сообщества неминуемо скажутся на всех вышестоящих трофических уровнях. Также организмы фитопланктона непосредственно участвуют в формировании качества воды, и могут как повышать его (выделяя в процессе жизнедеятельности кислород, тем самым аэрируя воду, изымая из нее биогенные элементы и т.д.), так и понижать (вызывая вторичное загрязнение после массовых вспышек численности - цветений).

Фитопланктон является одним из основных показателей в системе гидробиологического мониторинга водотоков, изменения его состояния адекватно отражают изменения экологического состояния реки в целом и качества воды в ней, что обусловлено чувствительностью фитопланктона к изменению физико-химических свойств воды и быстрому отклику на него, благодаря краткому циклу развития организмов. (Абакумов, 1977; Михеева, Ганченкова, 1979; Федоров, 2004; Pertti, 1984; Bellinger, Sigee, 2010). Водотоки, в отличие от водоемов, характеризуются высокой степенью пространственной и временной неоднородности различных параметров, и в частности структуры фитопланктонного сообщества (Хромов, 2004). Поэтому для более эффективного использования сообщества фитопланктона в оценке состояния речных систем необходимо детальное изучение пространственно-временной изменчивости его структуры.

Если фитопланктон верховья реки Москвы (от Можайского водохранилища до г. Москвы) изучен достаточно подробно (Никитинский, 1912; Савич, Балкашина, 1928; Левшина 1974; Витвицкая 1997; Хромов, 2004; Малашенков, 2009), то для нижнего течения реки (на территории г. Москвы и далее до устья) исследования фитопланктона не столь подробны и многочисленны (Никитинский, 1909; Ганыпина, Смирнов, 1982; Тумбинская, 2006).

Поэтому актуальность данной работы обусловлена: в теоретическом аспекте детальным изучением состава и структуры фитопланктонного сообщества нижнего течения реки Москвы и его пространственно-временной изменчивости в условиях антропогенного воздействия г. Москвы; в прикладном тем обстоятельством, что выявленные закономерности могут служить основой для мероприятий по регулированию качества воды рек, подверженных антропогенному воздействию городов, а также для повышения информативности мониторинга рек и прогнозирования их экологического состояния.

Цель работы. Исследовать пространственно-временную изменчивость структурных характеристик фитопланктона нижнего течения реки Москвы в условиях антропогенного воздействия г. Москвы. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: изучить качественный и количественный состав фитопланктона реки Москвы от места ее вхождения в границы г. Москвы (район Строгино) до устья; исследовать особенности изменения структурных характеристик фитопланктона в течение года; выявить закономерности пространственной изменчивости структурных характеристик фитопланктона на исследуемом участке реки по мере удаления от г. Москвы; провести оценку качества воды по сообществу фитопланктона методами биоиндикации.

Заключение диссертации по теме «Экология (по отраслям)», Ростанец, Дмитрий Викторович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Качественный и количественный состав фитопланктона нижнего течения реки Москвы подвержен значительным временным и пространственным изменениям, большая часть которых нехарактерна для верхнего течения реки. Помимо влияния естественных факторов, это обусловлено антропогенным воздействием г. Москвы, которое проявляется в следующем: изменении температуры воды под воздействием теплых стоков города; разбавлении вод реки сточными водами станций аэрации, понижающем значения численности и биомассы фитопланктона; внесении в реку больших объемов очищенных вод, богатых биогенными элементами, а также воздействии загрязняющих веществ поступающих с промышленно-ливневыми стоками.

Несмотря на столь сильный антропогенный прессинг, качество воды в нижнем течении реки соответствует качеству воды верхнего течения. Это может быть обусловлено несколькими причинами. Во-первых, в конце XX и начале XI века произошло резкое сокращение промышленного производства в черте г. Москвы, а, следовательно, уменьшились объемы промышленных стоков. Во-вторых, была повышена эффективность работы очистных сооружений города, что значительно улучшило качество сбрасываемых ими сточных вод. В-третьих, в последние годы в зимне-весенний период были прекращены прямые сбросы в реку Москву городского снега, который в настоящее время через снегоплавильные сооружения поступает на станции аэрации, где перед сбросом проходит предварительную очистку.

Однако проведенные нами исследования оставляют нерешенными ряд вопросов относительно пространственно-временной изменчивости фитопланктона и формирования качества воды в реке Москве ниже мегаполиса.

Важно установить зависимость изменений фитопланктонного сообщества, а также протяженности тракта реки, на котором происходит самоочищение, от объемов сброса сточных вод.

Принимая во внимание выявленное в целом незначительное изменение качества воды по тракту реки в нижнем течении, желательно проведение подобного исследования с применением комплекса других, возможно более чувствительных, методов. Также возникает необходимость изучения возможности модификации индексов, использованных в данной работе, с целью повышения их эффективности при высокой степени многофакторности среды и разнокачественности загрязнения.

Кроме того, остается неизученной роль зарегулированности стока нижнего течения реки (2 плотины на территории города и 5 ниже по течению) в изменчивости фитопланктона.

Исследования в данных направлениях позволят получить более детальную картину пространственной изменчивости фитопланктона и расширят представления о процессах самоочищения реки Москвы в нижнем течении.