RUS ENG
Untitled Document

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ ПО УРОВНЮ ИХ ТРОФИИ

Уровень биологической продуктивности лежит в основе типизации водоемов по уровню трофии. Трофический тип водоема - это интегральная характеристика, определяемая множеством взаимосвязанных физико-химических и биологических процессов. Определение трофического статуса включает использование комплексов признаков, дополняющих друг друга. Уровень биологической продуктивности озер всегда связан с определенными лимнологическими характеристиками того или иного трофического типа, а также с характером водосбора, особенностями гидрографической сети, притоком тепла и другими компонентами, объединенными в единую систему как внутри водоема, так и в системе " водосбор-озеро".

Однако возможно определение трофического типа водоема по небольшому числу показателей и даже одному - наиболее информационному - величине первичной продукции как мере интенсивности процесса новообразования органического вещества (основы трофической пирамиды).

В истории лимнологии можно выделить несколько этапов в развитии типологического направления:

1-ый этап - 20-30-е годы Тинеман и Науман предложили выделить 3 типа озер: олиготрофный, эвтрофный и дистрофный. Они показали, что уровень биологической продуктивности (трофии) тесно связан с абиотическими факторами, географическим положением водоема и характером водосбора (субальпийский тип и балтийский тип). Классификация Тинемана определяют как экологическую, т.к. трофический тип строится на связи биологических показателей с абиотическими факторами (глубина, цветность, прозрачность водоема, наличие гиполимниального (придонного) кислорода, рН, биогены и др.).

Олиготрофный водоем - содержит незначительное количество биогенных веществ, имеют высокую прозрачность, низкую цветность, большую глубину. Развитие фитопланктона слабое. Содержание кислорода лишь немного отклоняется от его нормального насыщения. В водоеме преобладают пастбищные трофические цепи, микроорганизмов мало и цепи разложения выражены слабо.

Эвтрофный водоем - при большей минерализации и повышенном содержании биогенных веществ происходит интенсивное развитие фитопланктона. Низкая прозрачность. В верхних слоях часто возникает избыток кислорода, а у дна - значительный недостаток. Все больше приобретает значение детритные и редуцентные цепи. Они становятся единственными в условиях дефицита кислорода и обилия мертвого органического вещества.

Дистрофный водоем - низкая минерализация, незначительное количество биогенных веществ, обильное содержание гумусовых веществ. Водный гумус состоит из труднорастворимых гуминовых кислот и составляет основную массу растворенного органического вещества в водоемах. Низкое развитие фитопланктона. Растворенное органическое вещество составляет 90-98% и лишь 2-10 % представлено в форме живых организмов и детрита.

Мезотрофный тип - промежуточный тип между олиготрофным и эвтрофным.

Существенным недостатком этой типизации является отсутствие данных о гумификацированных озерах, переходящих из олигогумозных (светлых) в мезогумозные и полигумозные (темные) типы. Это еще подметил Оле (1934), что шведские дистрофные озера - олиготрофные, а в Германии - эвтрофные. Руттнер (1952) также указывал, что среди гумозных озер встречаются эвтрофные. Ернефельт (1958) установил, что дистрофия - не новая категория, которую можно сравнить с 2-мя типами эвтрофным и олиготрофным, а дополнительная. Эвтрофные озера могут быть дистрофными и недистрофными, и олиготрофные- тоже. Берг (1956) указывал, что дистрофный тип фундаментально отличается от других типов водоемов.

В природе нет таких четких градаций и много переходных типов. В природе глина встречается с песком, но это не значит, что не существует отдельно песок и глина. Роде (1942) писал, что главная характеристика дистрофного озера - коричневая вода, содержащая ацидный гумус и торфянистые илы. Это - высокоцветные озера. Уровень цветности также зависит от величины рН. С повышением цветности увеличивается рН, как показал Оле (1934).

Hansen (1962) предлагает в качестве критерия для типизации вод соотношение углерода и азота в донных отложениях. Из почвоведения известно, что если C:N>10, то почвы содержат кислый гумус. Если в озерах в донных отложениях C:N>10, то озеро более дистрофное.

Функционирование дистрофных гумифицированных водоемов в значительной степени определяется количеством энергии, поступающей извне с аллохтонным органичеким веществом. Структура биоценозов здесь упрощена, в трофических связях преобладают детритно-бактериальные цепи питания. По-видимому, типизацию этой группы следует строить на основе специфики круговорота органического вещества и трофических связей, которые складываются в условиях чрезвычайно низкой интенсивности новообразования автотрофного органического вещества. Это новое перспективное направление в лимнологии.

2-ой этап - 50-60-е годы. Известный лимнолог Оле (1955) предложил новую концепцию трофической типизации озер, поддержанную Эльстером, Роде, Винбергом. Она основана на оценке интенсивности круговорота органического вещества. При этом функциональным показателем является величина первичной продукции фитопланктона и концентрация хлорофилла в воде, между которыми существует прямая корреляция. На этой основе появились первые количественные шкалы, дополненные позже величинами биомассы фитопланктона. Подход был назван продукционно-биологическим или балансовым, основанным на соотношении величин продукции (А) и деструкции (R), предложенный Винбергом еще в 30-е годы. В это время он не привлек еще должного внимания, но в 60-е годы занял свое место. В основе балансового подхода лежит общая биоактивность, оценивающая функционирование водоема в целом. Мерой биоактивности служит "удельная продуктивность", т.е. сумма всех биогенных превращений органического вещества (A+R) в единицу времени на единицу площади.

Классификации, построенные на продукционно-биологической основе, дают возможность не только определить трофический статус водоема по шкалам, но и оценить динамику его состояния, что очень актуально в современной экологической ситуации. Служба мониторинга, используя количественные функциональные показатели, имеет возможность следить за незначительными изменениями в экосистемах даже в пределах одного трофического типа. Границы между отдельными типами, определяемыми по предложенным показателям, условны. Ряд авторов предложили более дробную классификацию, выделяя ультраолиготрофные и гиперэвтрофные типы или разделяя каждый тип на 2 группы.

3 этап - можно назвать современным. Концепции системной экологии, рассматривающей водоем как единое целое, как организованную систему, в которой тесно взаимосвязаны все ее элементы, позволили сделать значительный шаг в развитии типологического направления. Среди большого числа показателей заметное место стали занимать интегральные. Появились новые классификационные шкалы, в том числе нумерические, предложенные Карлсоном (1977). В основу расчетов трофического индекса Карлсона (TSI) положены тесные корреляции между параметрами водной среды - прозрачностью, концентрации хлорофилла воде и содержанием общего фосфора.

TSI = 10 (6 -log2 SD), где SD -прозрачность

Трофический индекс и связанные с ним параметры (по Carlson, 1977)

Тип водоема
TSI
Прозрачность, м
р общ *, мг/м3
Chl "а"*, мг/м3
Олиготрофный
0
64
0.75
0.04
10
32
1.5
0.12
20
16
3
0.34
30
8
6
0.94
Мезотрофный
40
4
12
2.6
50
2
24
6.4
Эвтрофный
60
1
48
20
70
0.5
96
56
Гиперэвтрофный
80
0.25
192
154
90
0.12
384
427
100
0.062
768
1183

* В поверхностном слое воды.

Достоинство нумерических шкал состоит в условности численного выражения от 0 до 100

непрерывного ряда трофических состояний. При многочисленных наблюдениях показатели этих шкал позволяют следить за незначительными изменениями в водных экосистемах.

Японские исследователи (Aizaki et al.,1981) сопоставляли трофический индекс с большим числом параметров - сестон, БПК, (биологическое потребление кислорода) числом бактерий, фосфором, органическим углеродом, азотом.

В 80-е годы американскими лимнологами предложен комплексный индекс трофического состояния на основе общего фосфора, хлорофилла, прозрачности (КИТС).

Бульон (1987) - предложил индекс (ИТС), рассчитывающийся по концентрации хлорофилла (С) воде или скорости фотосинтеза на глубине оптимального фотосинтеза (А):

ИТС = 40 - 20 lg C

ИТС = 10.4 - 20 lg A

В целом появилось множество классификационных шкал, основанных на гидрологических, гидрохимических и биологических характеристиках водоемов.

Таблица. Типы озер по содержанию хлорофилла, биомассы фитопланктона и первичной продукции ( по Китаеву, 1984)

Тип озера
Хлорофилл, мг/л
Биомасса, г/мЗ
Продукция, г С/м2год
Олиготрофное
<1.5-3
0.5-1
<12.5-25
Мезотрофное
3-12
1-4
25-100
Эвтрофное
12-48
4-16
100-400
Гипертрофное
>48
>16
>400

В этой сложной системе не был забыт и экологический подход - виды индикаторы. Среди биологических показателей по-прежнему приоритетными являются количественные оценки, связанные с развитием фитопланктона (первичная продукция).

© 2008-2017 ИБВВ РАН

Написать вебмастеру

Яндекс цитирования Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика