Биология внутренних вод, 2020, № 2, стр. 205-208

Волжский каскад, из-за своей значительной (>2500 км) протяженности с севера на юг, расположен в различных природно-климатических зонах. Водохранилища каскада различаются морфометрическими, гидрологическими и гидрохимическими характеристиками (Волга…, 1978; Rivers…, 2009), в результате чего в них формируются специфические условия для развития и функционирования биологических сообществ. Основу трофической пирамиды в водохранилищах р. Волги составляет фитопланктон, создающий в процессе фотосинтеза автохтонное органическое вещество – энергетическую базу для организмов более высоких трофических уровней. Экологическая значимость фитопланктона определяет необходимость получения оперативной информации о его развитии и состоянии. На протяжении последних десятилетий для этих целей используют фотосинтетические пигменты. Основной пигмент зеленых растений Хл а – характеризует продукционные возможности водорослей, служит маркером их биомассы, составляет основу трофической классификации водоемов и входит в число показателей качества воды. Результаты исследований пигментов волжского фитопланктона, начатых в середине ХХ в. (Пырина, 1966), к настоящему времени дополнены новыми данными (Минеева, 2004; Mineeva, Makarova, 2018). Накопленные сведения позволяют провести сравнительный анализ содержания и распределения хлорофилла в водохранилищах Волги в годы с различными термическими условиями и оценить современный трофический статус водохранилищ.

Материал собирали в августе 2017 и 2018 гг., на 66 и 85 русловых станциях водохранилищ Волги соответственно, 16 и 22 станциях притоков, их устьевых участков и изолированных от русла заливах. Содержание Хл а определяли, как и ранее (Mineeva, Makarova, 2018), в интегральных (0 м – дно) пробах воды стандартным спектрофотометрическим методом (SCOR-UNESCO, 1966) на спектрофотометре Lambda25 PerkinElmer. Для оценки трофического статуса водохранилищ использовали среднюю концентрацию Хл а. Распределение фитопланктона по акватории водохранилищ оценивали с помощью коэффициента вариации средней концентрации Хл а.

На фоне глобального потепления, сопровождающегося увеличением температуры на Европейской территории РФ (Второй…, 2014), годы наблюдения различались погодными условиями (Доклад…, 2018, 2019). За счет трех холодных дождливых месяцев (май–июль) в 2017 г. средняя за май–октябрь температура воздуха в районе Рыбинского, Куйбышевского и Волгоградского водохранилищ (Верхняя, Средняя и Нижняя Волга) составила 12.1, 13.8 и 16.3°С¹¹ соответственно и была ниже, чем теплым и сухим летом в 2018 г. (14.5, 15.6 и 18.4°С). Однако в августе каждого года наблюдений прогрев водной толщи водохранилищ характеризовался обычными показателями 21–23°С. Прозрачность воды увеличивалась с севера на юг и изменялась в характерных для водохранилищ пределах: в среднем 0.8–1.1, 1.0–1.3 и 1.8–2.2 м на Верхней, Средней и Нижней Волге.

Содержание Хл а типично для летнего пика фитопланктона р. Волги (Минеева, 2004). Минимальные для водохранилищ величины (2.2–13.8 мкг/л) были близкими в оба года, а максимальные в августе 2018 г. (25.8–104 мкг/л) существенно выше, чем в 2017 г. (7.6–50.5 мкг/л) (табл. 1). Предельные для отдельных водохранилищ показатели различались в 3–5 раз в 2017 г. и более существенно в 2018 г.: в 4–9 раз в четырех верхних и Саратовском водохранилище, в 16–22 раза в Куйбышевском, Волгоградском и Чебоксарском (в последнем высокая разница отмечалась оба года). Распределение фитопланктона (Хл а) по акватории водохранилищ в большинстве случаев характеризовалось умеренной неоднородностью (C_v = = 30–58%), степень которой возрастала в Куйбышевском и Волгоградском водохранилищах в 2018 г., в Саратовском и Чебоксарском в 2017 и 2018 гг. (C_v = 72–117%).

В Иваньковском водохранилище в оба года содержание Хл а на русловых станциях увеличивалось от верхнего Волжского плеса к Иваньковскому плесу и вниз по течению к плотине. На защищенных участках – в Омутинском, Перетрусовском, Домкинском и Мошковичском заливах (2018 г.) – оно достигало высоких величин 42–62 мкг/л, а в Шошинском плесе было максимальным (рис. 1, табл. 1). В Угличском водохранилище повышенные концентрации Хл а отмечены в верхней части, принимающей воды Иваньковского водохранилища, в устьевых участках рек Нерль, Медведица, Кашинка и в нижнем приплотинном участке. Распределение Хл а по акватории Горьковского водохранилища было однородным, концентрации пигмента приближались к средним величинам. В 2017 г. содержание Хл а незначительно повышалось в районе г. Рыбинск и перед плотиной. В 2018 г. оно снижалось ниже городов Плес и Кинешма, возрастало в устьевых участках рек Унжа и Юг, а также в Костромском расширении. В Чебоксарском водохранилище отмечен резкий подъема концентрации Хл а в устье р. Оки. Повышенные величины сохранялись на значительном расстоянии ниже впадения притока, а после двух-, трехкратного снижения снова увеличивались в устьях рек Сура и Ветлуга. В Куйбышевском водохранилище повышенное содержание Хл а отмечено на станциях верхнего Волжского участка, затем оно снижалось и оставалось низким на большом протяжении (от г. Казань в 2017 г. и от Камского устья в 2018 г.) вплоть до плотины. Незначительный рост Хл а наблюдался в реках Черемшан и Уса и их устьевых участках, а самое высокое – в р. Свияга. В водохранилищах Нижней Волги в 2017 г. концентрации Хл а, близкие к средним, мало менялись по акватории водоемов. В 2018 г. в Саратовском водохранилище невысокие показатели отмечены на верхнем 200-километровом отрезке, далее они увеличивались и достигали максимума в районе г. Балаково перед плотиной. В верхней части Волгоградского водохранилища сохранялись такие же величины, как на нижнем участке Саратовского водохранилища, затем они снижались. В обоих водохранилищах содержание Хл а увеличивалось в устьевых зонах рек и самих притоках – Малый и Большой Иргиз, Курдюм, Еруслан (в последнем в 2018 г. зафиксирована величина 37 мкг/л).

Рис. 1.

Содержание Хл а (мкг/л) на станциях наблюдения в водохранилищах Волги в 2017 и 2018 гг.: Ив – Иваньковское, Угл – Угличское, Рыб – Рыбинское, Горьк – Горьковское, Чеб – Чебоксарское, Куйб – Куйбышевское, Сарат – Саратовское, Волг – Волгоградское.

В Волжском каскаде, как и в начале 1990-х годов (Минеева, 2004), прослеживается снижение содержания Хл а от верхних водохранилищ к нижним. Это снижение связано со спецификой многоводных речных акваторий с высокой проточностью при уменьшении объема боковых притоков на Нижней Волге. Аналогичным образом с севера на юг изменяется и биомасса фитопланктона водохранилищ р. Волги (Корнева, 2015). Распределение Хл а по акватории водохранилищ также в общих чертах повторяется на протяжении многолетнего периода. Неоднородность распределения обусловлена морфометрией водохранилищ, наличием водных масс разного генезиса, поступлением вод притоков, изменением режима течений, нагонными явлениями. При различиях показателей развития фитопланктона, определяемых, в частности, погодными условиями лет наблюдения и режимом водности, особенности распределения могут быть выражены в разной степени или даже не выявлены в силу специфики разовой маршрутной съемки. Однако, как и ранее (Минеева, 2004; Mineeva, Makarova, 2018), значительное увеличение Хл а отмечено в высоко эвтрофном Шошинском плесе Иваньковского водохранилища и в устьевом участке р. Оки в Чебоксарском водохранилище. Ниже впадения р. Оки обилие фитопланктона снижается, но повышенные показатели прослеживаются в водохранилище на большом расстоянии в прижатой к правому берегу окской водной массе. Повышенным содержанием Хл а характеризуются изолированные от русла мелководные участки, примером которых служат заливы Иваньковского водохранилища, а также Костромское расширение Горьковского водохранилища. Увеличение Хл а может наблюдаться в нижней приплотинной части водохранилищ в результате стока водорослей и замедления скорости течения, в устьевой области малых и средних притоков и в водах самих притоков, фитопланктон которых формируется в специфических условиях (Охапкин и др., 2013). В годы наших наблюдений локальные подъемы Хл а в большей степени выражены в теплом 2018 г. при более высоких концентрациях пигмента и более широком их диапазоне, чем в прохладном 2017 г. Различия между содержанием Хл а на русловых волжских станциях и изолированных или отстоящих от русла участках, включая заливы, эстуарные зоны притоков и их нижнее течение, весьма существенны. В 2018 г. содержание Хл а на этих участках было в среднем в 1.6–3.3 раза выше, чем на русловых станциях, в 2017 г. эта разница не превышала 1.8 раз (табл. 1). Межгодовые изменения содержания Хл а по данным многолетних наблюдений на Рыбинском водохранилище (Пырина, 2000) носят циклический характер и в значительной степени зависят от гидроклиматических условий. Подтверждением служат различия в развитии фитопланктона р. Волги (содержания Хл а) в 2017 и 2018 гг. – годы с разным температурным режимом.

Межгодовые флуктуации Хл а как показателя трофического статуса водохранилищ в 2017, 2018 гг., как и в 2015, 2016 гг., не выходят за рамки одной трофической категории в эвтрофных Иваньковском, Угличском и Чебоксарском водохранилищах, мезотрофных Саратовском и Волгоградском. Трофический статус Рыбинского, Горьковского и Куйбышевского водохранилищ с их неустойчивым гидрологическим режимом и сложной морфометрией в годы с разными термическими условиями (2016–2018 гг.) менялся от мезотрофного до умеренно эвтрофного, а в 2015 г. оценивался как эвтрофный (Mineeva, Makarova, 2018). Это соответствует межгодовой и многолетней динамике фитопланктона, прослеженной по непрерывным многолетним наблюдениям на Рыбинском водохранилище (Пырина, 2000), и свидетельствует о высокой динамичности развития экосистем волжских водохранилищ. В результате неравномерного распределения фитопланктона в водохранилищах формируются зоны с различной продуктивностью и трофностью. Изолированные от русла р. Волги участки акватории во всех водохранилищах характеризуются как эвтрофные.

Выводы. Концентрации Хл а в воде волжских водохранилищ, представленные диапазоном величин, типичных для летней фазы сезонного развития фитопланктона, изменялись от минимальных 2.2–13.8 до максимальных 7.6–50.5 мкг/л в августе 2017 г. и 25.8–104 мкг/л в 2018 г. Как и ранее, в каскаде прослеживалось снижение содержания Хл а от верхних водохранилищ к нижним, максимальное обилие фитопланктона отмечено в высоко эвтрофном Шошинском плесе Иваньковского водохранилища и устьевом участке р. Оки в Чебоксарском водохранилище. При выраженных межгодовых флуктуациях, которые определяются погодными условиями лет наблюдения, cредние концентрации Хл а характеризуют Иваньковское, Угличское и Чебоксарское водохранилища как эвтрофные, Саратовское и Волгоградское – как мезотрофные. Трофический статус Рыбинского, Горьковского и Куйбышевского водохранилищ меняется от мезотрофного до умеренно эвтрофного и эвтрофного. Изолированные от русла р. Волги участки акватории во всех водохранилищах характеризуются как эвтрофные.