Определение трофического статуса мелиоративного водоема по флористическому составу макрофитов

Исследование посвящено оценке трофического статуса пруда мелиоративного назначения по флористическому составу прибрежно-водной растительности. Из известных методов фитоиндикации наибольшую популярность приобрели методики расчета биотического индекса пресноводных экосистем по видовому составу макрофитов, отличающиеся своей наглядностью и оперативностью. Метод основан на присвоении макрофитам биоиндикационного значения – «трофического ранга». Водный объект расположен на территории Коломенского городского округа Московской области. Площадь водосбора составляет 1038,82 га, растительность естественного происхождения занимает площадь 336,08 га (32,4%), водные объекты – 25,53 га (2,5%), земли, используемые в сельскохозяйственном обороте, – 132,51 га (12,8%). По результатам геоботанического обследования прибрежной полосы и данным дистанционного зондирования Земли установлено, что высшая прибрежно-водная растительность (макрофиты) размещается по фрагментарно-микропоясному типу: мезофиты занимают 4,57 га, гигрофиты – 4,13 га, гигрогелофиты – 3,40 га, гидрофиты – 1,04 га. Анализ флористического состава видов растений-индикаторов сапробности показал, что трофический статус данного водоема соответствует α-мезосапробной зоне. Значительная площадь литорали (65,2%) обусловливает высокую вероятность зарастания водоема макрофитами. Для пруда характерно цветение, вызванное цианобактериями, связанное с застоем воды вследствие отсутствия транзитного тока в нижний бьеф, поступлением биогенных элементов с водосбора и повышением температуры воды на мелководье. Согласно проведенному исследованию, показателем изменения экологического состояния пруда служит комплекс факторов. В совокупности они представляют высокие риски для дальнейшей безопасной эксплуатации мелиоративного водоема как для регулирования местного стока, так и для использования в ирригационных целях. Полученная информация важна для оценки экологических последствий изменения состояния мелиоративных объектов и разработки стратегии управления жизненным циклом аналогичных гидротехнических сооружений. Методика, представленная в исследовании, может быть адаптирована для изучения трофического статуса других водных экосистем, способствуя лучшему прогнозированию и управлению экологическими рисками в мелиоративной отрасли сельского хозяйства. 

1. Бакаева Е.Н., Никаноров А.М. Гидробионты в оценке качества вод суши. М.: Наука, 2006. 240 с.

2. Зуева Н.В., Алексеев Д.К., Куличенко А.Ю. и др. Биоиндикация и биотестирование в пресноводных экосистемах: учеб. пособие. СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2019. 140 с.

3. Биоиндикация: теория, методы, приложения / под ред. Г.С. Розенберга. Тольятти: Интер-Волга, 1994. 266 с.

4. Булгаков Д.В., Гжибовский С.А. Область безопасности гидротехнических сооружений, закрепленная в нормативно-правовых актах Российской Федерации // Экология и строительство. 2024. № 1. С. 9–16. DOI: 10.35688/2413-8452-2024-01-002.

5. Зверьков М.С., Смелова С.С., Ахытрский С.А. Анализ данных батиметрической съемки и оценка некоторых морфометрических характеристик пруда мелиоративного назначения с использованием инструментов QGIS и SAGA GIS // International agricultural journal. 2024. Т. 67, № 6. С. 1–15. DOI: 10.55186/25880209_2024_8_6_29.

6. Зуева Н.В., Бобров А.А. Использование макрофитов в оценке экологического состояния малой реки (на примере р. Охта, г. Санкт-Петербург) // Биология внутренних вод. 2018. № 1. С. 45–54. DOI: 10.7868/S0320965218010060.

7. Катанская В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР. Методы изучения. Л.: Наука, 1981. 187 с.

8. Кригер Н.И., Копосов Е.В. История долин бассейна реки Оки: монография. Н. Новгород: Нижегородская архитектурно-строительная академия, 1996. 340 с.

9. Куприянов С.В. Географические исследования природы бассейна малой реки (на примере бассейна реки Репинки). Коломна: Коломенский пед. ин-т, 1995. 101 с.

10. Решетняк О.С., Гришанова Ю.С. Многолетние и сезонные изменения развития фитопланктона и оценка состояния реки Ока в районе г. Дзержинска // Вода: химия и экология. 2016. № 3(93). С. 14–21.

11. Логинов В.В., Минина Л.М., Кривдина Т.В. и др. Оценка трофности устьевого участка Оки на основании современных абиотических и биотических показателей водных масс // Norwegian journal of development of the international science. 2021. № 54. С. 13–27.

12. Папченков В.Г. О классификации макрофитов водоемов и водной растительности // Экология. 1985. № 6. С. 8–13.

13. Ресурсы и проблемы безопасности мелиоративной отрасли АПК России на современном этапе / Г.В. Ольгаренко, А.А. Угрюмова, О.Ю. Гришаева [и др.]. М.: Русайнс, 2023. 228 с.

14. Савицкая К.Л. Оценка экологического состояния малых рек на основе биологического индекса макрофитов // Вестн. Белорусского гос. ун-та. Серия 2: Химия. Биология. География. 2014. № 3. С. 22–27.

15. Савосин Е.С., Савосин Д.С. Особенности зообентоса мезогумусных озер Республики Карелия, находящихся в естественном состоянии // Биология внутренних вод. 2023. № 2. С. 233–242. DOI: 10.31857/S0320965223020213.

16. Савушкин С.С., Гжибовский С.А. К вопросу эксплуатации гидротехнических сооружений мелиоративного комплекса // Экология и строительство. 2021. № 2. С. 22–28. DOI: 10.35688/2413-8452-2021-02-002.

17. Семерной В.П. Санитарная гидробиология. Ярославль: Ремдер, 2002. 147 с.

18. Сиделев С.И., Бабаназарова О.В. Обнаружение цианобактериальных токсинов в источниках водоснабжения и водопроводной воде некоторых городов России: поиск продуцентов и апробация методов удаления // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 2. С. 218–229. DOI: 10.31857/S0321059620020182.

19. Смелова С.С., Лобанова Е.А., Прокофьев В.В. О месторасположении истока реки Репинки в Коломне // Экология и строительство. 2018. № 1. С. 14–20. DOI: 10.24411/2413-8452-2018-00003.

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

21. Akinnawo S.O. Eutrophication: Causes, consequences, physical, chemical and biological techniques for mitigation strategies, Environmental Challenges, 2023, vol. 12, DOI: 10.1016/j.envc.2023.100733.

22. Bytyçi P., Shala-Abazi A., Zhushi-Etemi F. et al. The Macrophyte Indices for Rivers to Assess the Ecological Conditions in the Klina River in the Republic of Kosovo, Plants, 2022, vol. 11, 1469. DOI: 10.3390/plants11111469.

23. Chen S.S., Kimirei I.A., Yu C. et al. Assessment of urban river water pollution with urbanization in East Africa, Environmental Science and Pollution Research, 2022, vol. 29, p. 40812–40825, DOI: 10.1007/s11356-021-18082-1.

24. Corbel S., Mougin C., Bouaïcha N. Cyanobacterial toxins: modes of actions, fate in aquatic and soil ecosystems, phytotoxicity and bioaccumulation in agricultural crops, Chemosphere, 2014, vol. 96, p. 1–15, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.07.056.

25. Dulić Z., Poleksić V., Rašković B. et al. Assessment of the water quality of aquatic resources using biological methods, Desalination and Water Treatment, 2009, vol. 11, iss. 1–3, p. 264–274, DOI: 10.5004/dwt.2009.861.

26. Grzybowski M., Burandt P., Glińska-Lewczuk K. et al. Response of Macrophyte Diversity in Coastal Lakes to Watershed Land Use and Salinity Gradient, International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022, vol. 19(24), 16620, DOI: 10.3390/ijerph192416620.

27. Islam S.T., Bhat S.U., Sabha I. et al. Comprehensive Assessment of Trophic Status and Chlorophyll-a Dynamics in the Jhelum River Basin: Implications for River Ecosystem Management, International Journal of Environmental Research, 2025, vol. 19, 48, DOI: 10.1007/s41742-024-00705-3.

28. Melzer A. Aquatic macrophytes as tools for lake management, Hydrobiologia, 1999, vol. 395, p. 181–190, DOI: DOI:10.1023/A:1017001703033.

29. Najafzadeh M., Ahmadi-Rad E.S., Gebler D. Ecological states of watercourses regarding water quality parameters and hydromorphological parameters: deriving empirical equations by machine learning models, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 2024, vol. 38, p. 665–688, DOI: 10.1007/s00477-023-02593-z.

30. Petrov D.S., Korotaeva A.E., Pashkevich M.A. et al. Correction to: Assessment of heavy metal accumulation potential of aquatic plants for bioindication and bioremediation of aquatic environment, Environmental Monitoring and Assessment, 2023, vol. 195, no. 3, p. 374, DOI: 10.1007/s10661-023-10976-6.

31. Philippov D.A., Ivicheva K.N., Makarenkova N.N. et al. Biodiversity of macrophyte communities and associated aquatic organisms in lakes of the Vologda Region (north-western Russia), Biodiversity Data Journal, 2022, vol. 10, p. 77626, DOI: 10.3897/BDJ.10.E77626.

32. Saqrane S., Oudra B. CyanoHAB occurrence and water irrigation cyanotoxin contamination: ecological impacts and potential health risks, Toxins, 2009, vol. 1(2), p. 113–22, DOI: 10.3390/toxins1020113.

33. Smelova S.S., Zverkov M.S. Changes in Floristic Composition of Meadow Phytocenoses on the Anthropogenically Eroded Slope, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, р. 012010, DOI: 10.1088/1755-1315/720/1/012010.

34. Shumka S., Shumka L., Špoljar M. et al. Evidence of Climate Change and the Conservation Needed to Halt the Further Deterioration of Small Glacial Lakes, Climate, 2024, vol. 12(8), 124, DOI: 10.3390/cli12080124.

35. Sivarajah B., Simmatis B., Favot E.J. et al. Eutrophication and climatic changes lead to unprecedented cyanobacterial blooms in a Canadian sub-Arctic landscape, Harmful Algae, 2021, vol. 105, 102036, DOI: 10.1016/j.hal.2021.102036.

36. Szoszkiewicz K., Zbierska J., Jusik S. et al. Makrofitowa Metoda Oceny Rzek. Podre˛cznik metodyczny do oceny i klasyfikacji stanu ekologicznego wo´d płyna˛cych w oparciu o ros´liny wodne. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, 2010, Poznan, 82 s.

37. Trajanovska S., Talevska M., Imeri A. et al. Assessment of littoral eutrophication in Lake Ohrid by submerged macrophytes, Biologia, 2014, vol. 69, p. 756–764, DOI: 10.2478/s11756-014-0365-9.

38. Weralupitiya C., Wanigatunge R.P., Gunawardana D. et al. Cyanotoxins uptake and accumulation in crops: phytotoxicity and implications on human health, Toxicon, 2022, vol. 211, p. 21–35, DOI: 10.1016/j.toxicon.2022.03.003.

39. Yuan J., Cao Z., Ma J. et al. Influence of climate extremes on long-term changes in cyanobacterial blooms in a eutrophic and shallow lake, Science of The Total Environment, 2024, vol. 939, 173601, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.173601.

40. Zeng S., Sun H., Liu Z. et al. Changes in the limiting nutrients and dominant phytoplankton communities of three major European rivers: response to catchment lithologies and human activities, Journal of Hydrology, 2024, vol. 637, 131362, DOI: 10.1016/j.jhydrol.2024.131362.