17596-1 (Дніпровський каскад: позитиви та негативи), страница 2

Істнує певна закономірність у сезонній динаміці вмісту азоту: влітку його концентрація зростає, восени зменшується. Високі концентрації органічного азоту спостерігаються у багатоводні роки, коли затоплення частини берегової зони водосховищ супроводжується надходженням у них великої кількості біоелементів.

Різниця між вмістом мінеральних та органічних форм азоту досягає свого максимуму взимку, коли більша частина утворених азотвмісних речовин вже мінералізувалася.

Щодо органічного фосфору, то його концентрація найменша взимку, весною збільшується й до літа знову падає. Для співвідношення між мінеральними та органічними формами фосфору не відмічається такої закономірності, як для азотвмісних сполук, оскільки концентрація мінерального та органічного фосфору у воді залежить не лише від продукційно-деструкційних процесів, а й від фізико-хімічних умов на межі донні відклади-вода, які визначають напрямок та інтенсивність сорбційно-десорбційних процесів.

Мінімальний вміст розчинних білків спостерігається навесні, максимальний - у осінньо- зимовий період. Сезонна динаміка визначається протіканням двох протилежно направлених процесів: надходження білків при лізісі клітин гідробіонтів, кількість яких пропорційна біопродуктивності водосховища, та деструкції білків, яка відбувається завдяки мікроорганізмам. І той і інший процес залежить від гідрохімічного режиму, пори року, трофності водоймища.

При масовому “цвітінні” водоростей та їх відмиранні концентрація білків може підвищуватись до 2 мг/л і вище; рано навесні, коли фотосинтіз ще не дуже інтенсивний концентрація не первищує 0,2-0,1 мг/л. Максимальна концентрація амінокислот спостерігається у вегетаційний період.

Сумарний вміст білків, амінокислот пептидів у донних відкладах зазвичай у два рази перевищує їх вміст у воді.

Ще однією органічною компонентою у водосховищах є феноли, основним природнім джерелом яких є продукти розкладу фітопланктону, вищої водної та наземної рослинності. Особливо велика кількість фенолів утворюється при біохімічному розкладі лігнінів, які входять до складу вищих водних та наземних рослин. Максимальний вміст фенолів спостерігається у місцях скупчення водоростей в період їх вегетації, особливо у плямах “ цвітіння”. Влітку порівняно з весною вміст фенолів у воді може збільшуватись у 8,5 рази.

Вплив затоплених грунтів

При зарегулюванні стоку й створенні водосховищ частина береговой зони колишньої річки затоплюється, що призводить до змін у гідрохімічному режимі водосховища. У перші 2-3 роки після зарегулювання стоку за рахунок контакту з грунтами і розкладу затопленої рослинності у воді накопичуються органічні речовини із високим вмістом амінного й амідного азоту, вуглеводнів, амінокислот. Розвиток у затоплених грунтах біопроцесів при обмеженому доступі кисню веде до утворення різко відновлювальних умов, які сприяють переходу в розчинний стан значної кількості матганцю, азоту, заліза й фосфору. До погіршення якості води призводить й вимивання з грунтів біологічно стійких гумусових речовин.

Пребудова біоти

Фітопланктон

Зарегулювання стоку, створення водосховищ та їх каскадів призводить до суттєвих змін біології річки й змінює якісний склад фітопланктона. У першу чергу це проявляється у істотному збільшенні кількості зелених та синьозелених водоростей.

На формування видового складу фітопланктону впливає положення водосховища у каскаді. У середніх та нижніх водосховищах каскаду видовий склад істотно бідніє, і, навіть якщо водообмін значний, виникає “цвітіння” води.

Видовий склад водоростей суттєво відрізняється й по ділянкам водосховищ. Найбагатшим на види є фітопланктон верхніх і річкових плесів, у нижній та середній частинах, зазвичай, видів менше (хоча біомаси більше).

Створення водосховищ, використання їх водних та біологічних ресурсів зумовлюють інтенсифікацію “цвітіння” води. Найбільш поширеним і відомим є “цвітіння” синьозелених водоростей (хоча, звісно, “цвітуть” і діатомові й зелені).

Завдяки наявності газових вакуолей, при штильовій погоді синьозелені водорості вспливають на поверхню води, утворюючи плями “цвітіння” специфічного синювато-зеленого забарвлення.

В плямах “цвітіння” розвиваються явища біологічного забруднення і самозабруднення. У цьому випадку виділяюьтся продукти розпаду водоростей - аміак, феноли, цианіди; вміст розчинених органічних речовин перевищує норму за вуглецем у 20-40 разів, за азотом - у 30-150, за фосфором - у 20-25 разів. Загальна кількість бактерій збільшується у 25-100 разів, а гетеротрофних - до 400 разів.

Домінуванню синьозелених водоростей та інтенсифікації їх розмноження сприяють багато факторів. Зменшення протоковості й водообміну, уповільнення швидкості течії (синьозелені - стагнофіли), збільшення прозорості води при відстоюванні, накопичення біогенних елементів та органічних сполук при створенні водосховища та подальшому природньому та антропогенному його евтрофуванні; пониження рівня кисневого насичення води та нарастання відновленості середовища у придонних шарах через заїлення, а також високий коефіцієнт розмноження водоростей (потомство однієї клітини за вегетаційний період складає 10 особин); стійкість їх до відсутності світла, коливань температури; висока рістінгібуюча активність метаболітів синьозелених водоростей по відношенню до йнших представників альгофлори; токсичність й низький коефіцієнт використання їх у харчових ланцюгах; відсутність серед гідробіонтів водосховищ активних споживачів цього виду, що регулювали б його чисельність.

Іхтіофауна.

Після зарегулювання стоку у видовому та кількісному складі іхтіофауни відбуваються помітні зміни. У зв’язку із різким зменшенням водообміну та швидкостей течії, збільшенням глибини та ширини акваторій кількість реофільних видів риб скорочується, в той час як кількість лімнофільних видів, навпаки, зростає.

Плотини водосховищ створюють перешкоду для прохідних риб; окрім цього ті риби, що проникають крізь рибопропускні споруди, зазвичай не знаходять у водосховщах сприятливих умов для розмноження через слабку проточність та заїлення нерестовищ. Тому якщо деякі види прохідних риб і продовжуються існувати, їх чисельність швидко зменшується, і вони концентруються в основному у верхів’ях, де зустрічаються піщано-галечні грунти й спостерігається підвищена проточність.

Процес формування іхтіофауни у водосховищах супроводжується випадінням окремих її видів і значною внутрішньопопуляційною диференціацією. Після створення водосховищ, особливо у перші роки їх існування, видовий склад фауни збіднюється. З віком водосховища кількість видів риб у них може збільшуватись як за рахунок спрямованого так і стихійного вселення.

Популяції риб у водосховищах формуються в основному за рахунок розмноження місцевих (туводних) видів, що жили у річці або розташованих поблизу водоймах та водотоках.

Найбільше чисельність спостерігається у поколінь риб, що народились у перші роки заповнення водосховища, коли створюються найбільш сприятливі умови для їх нересту, розвитку, виживання ікри та молоді. Це - поступове підвищення рівня води, затоплення великих ділянок пойми, вкритих луговою рослинністю, що є найкращим субстратом для відкладання та розвитку ікри. На свжозалитих ділянках зберігається проточність і розвивається зоопланктон і зообентос, що також сприяє розвитку риб; а у водосховище ще небагати поїдаючих ікру і молодь хижаків.

В подальшому умови розмноження риб, особливо фітофільних видів, погіршуються через скорочення нерестової площі та місць нагула для молоді. На нерестовищах зникає лугова рослинність, і на захищених починають обільно розвиватись повітряно-водні рослини.

Як правило, кількість молоді риб у багатоводні та середні за водністю роки вища ніж у моловодні, а от темпи росту й плодючість - вище у маловодні.

У перші роки формування іхтіофауни водосховищ у популяціях переважає кількість молодих особин, але згодом співвідношення вікових груп вирівнюється.

З віком водосховищ спостерігається тенденція до збільшення чисельності невеликої групи видів при сталому видовому складі. Особливо інтенсивно розмножується окунь, оскільки умови для нього досить сприятливі. Однак збільшення чисельності окуня призводить до скорочення чисельності цінних промислових риб, оскільки окунь виїдає їх ікру, а прородній регулятор чисельності цього виду - щука - у водосховищі не має нормальних умов для існування.

Вплив водосховищ на оточуюче середовище.

Виникнення мілководдь.

Із побудуванням водосховищ значно збільшуються зона мілководдя, які можуть займати від 5 до 39% площі водосховищ. Від 5 до 32% мілководдя займають зарості вищої водної і наземної рослинності. Ці зони характеризуються уповільненими течіями, зниженням турбулентного перемішування, більшим прогріваням. Все це інтенсифікує гідробіологічні процеси й біологічна продуктивність на мілководді значно вища ніж у пелагіалі, і це спричиняє інтенсивне відкладення на дно органічної маси відмерлих рослин, заїлення, зменшення глибини й перехід цих ділянок у болото; а розклад органічних речовин призводить до “заморності” цих ділянок.

Руйнування берегів

Протяжність берегової лінії Дніпровських водосховищ становить 3079 км, 1110,9 км з яких це - абразійно-ерозійні береги, що потребують закріплення. Внаслідок руйнування берегів вже втрачено 6176 га землі. За останні 35 років у водосховища надійшло більш 337 м кб продуктів руйнування берегів.

При створенні водосховищ порушується динамічна рівновага й починається переформування берегів - розмив, оповзання або акумуляція відкладів.

Основний гідродинамічний фактор - вітрове хвилювання. Висота й морфологія берегів також впливають на інтенсивність їх переформування: випуклі схили розмиваються швидше, й швидкість розмиву збільшується зі збільшенням крутизни. Пологі береги з уклонами не більше 2-4 градусів зазвичай не розмиваються. Зі збільшенням висоти берега швидкість розмиву також зменшується через швидке утворення мілин.

Важливий факор - переміщення наносів вздовж берега. Швидкість і розміри переработки берегів різко зростають на тих ділянках, де продукти розмиву уносяться вздовжбереговою течією. Хвилювання й течії при поступовому зниженні рівня води, почергово розмивають низькі ділянки берега, які за умов більш високого рівня були береговими мілин; через це формування мілин затримується. Таким чином, чим більша амплітуда коливань рівня в період інтенсивної хвильової діяльності, тим сильніше йде розмив берегів.

В цілому по мірі збільшення віку водосховищ переформування берегів зменшується, утворюється стійкий профіль берега. Однак зміна водогосподарських функцій і режиму водосховища може знову викликати переформування берегів.

Підтоплення земель

При створенні водосховищ змінюється режим, а іноді й загальний напрямок руху підземних вод, виникають нові водоносні горизонти, які до підпору були сухими. У зонах водосховищ відбуваються процеси підтоплення та затоплення земель. На незахищених масивах у зонах впливу водосховищ Дніпра площі підтоплених земель становлять 90 тис. га, а на незахищеному мілководді - близько 133 тис. га. З цими процесами пов’язані такі явища як трансформація земель, деградація рослинного і тваринного світу, замулення та заболочення, ефтрофікація водойм.

Річка до створення водосховища являє собою своєрідний водоприймач грунтових потоків. Із заповненням водосховища грунтові, тріщінно-карстові, тріщінно-грунтові води подпираються, їх рівень піднімається до таких відміток при яких вони знов стікають у водосховище. До цього моменту вони безперервно накопичуються й поповнюються за рахунок фільтрації із водосховища. При цьому уклон потоку грунтових вод та швидкість їх руху, як правило, зменшуються, що також сприяє підвищенню їх рівня.

При наповненні водосховища вода просочується в грунт берегу й ложа, якщо цьому не заважає характер підстилаючих порід. Виникаючі втрати води можуть бути тимчасовими (до повного насичення порід) або ж постійними.

У перші роки після заповнення водосховища фільтрація води з нього може відбуватися безперервно протягом досить довгого часу, що призводить до значного підйому рівней у прилягаючих водоносних пластах, а також до зводнення раніше сухих пухких відкладів. По мірі підйому рівнів водоносних горизонтів фільтрація зменшується й набуває сезонного характеру. Після становлення рівня підземних вод фільтрація може зовсім припинитися або проявлятися досить обмежено, бо внаслідок зменшення уклонів уповільнюється швидкість руху води. В результаті дренуюча роль водотоку в цілому зменшується. В деяких випадках напрямок грунтового потоку змінюється в бік іншого водотоку, рівень води якого нижче ніж у водосховищі.

Щодо різних ділянок водосховища, то у приплотинних спостерігається найбільша величина підпору підземних вод. До верхів’я підйом рівня зменшується, відповідно звужується зона поширення підпору.

Підйом грунтових вод до поверхні землі викликає підтоплення грунтів, а при виході на поверхню їх заболочування, а іноді й засолення.

Підтоплення починається із моменту заповнення водосховища при підйомі грунтових вод до 1-1,5 м й вище від поверхні. Коли грунтові води досягають шару, в якому знаходяться корені рослин, у ньому створюється додаткове зволоження, що погіршує аерацію. В результаті часто територія заболочується.

Можна виділити декілька зон впливу водосховища: зона постійного, періодичного (тимчасового) й епізодичного затоплення; зона заболочування; сильного, помірного й слабкого підтоплення. Розміри окремих зон впливу коливаються від кількох метрів до декількох кілометрів.

У зоні періодичного затоплення формуються болотні й торф’яно-глеєві грунти із високим ступенем заторфованості й великим вмістом закисних форм заліза.

У зоні підтоплення грунтові води підходять близько до поверхні, тут ступінь зволожування грунтів визначається не лише глибиною залягання грунтових вод, але й величиною їх капілярного підйому, яка в залежності від механічного складу грунтів може коливатись від 0,5-1,0 до 6,0 м.

У зоні помірного підтоплення (рівень грунтових вод на глибині від 1 до 2 м) домінує процес т. з. олуговіння підзолистих грунтів, коли у них підвищується вміст гумусу, азоту, кальцію та сполук заліза, у верхньому горизонті грунтів появляються охристі плями й прожилки, і під дією грунтових вод, які мають нейтральну реакцію, зменшується кислотність у нижньому шарі.