Сток фитопланктона верхней Оби за 1963 г. (Солоневская А.В.)

В 1961-1963 гг. лабораторией низших растений ЦСБС проводились исследования но изучению динамики сезонного развития и стока фитопланктона Верхней Оби. В первые два года был обследован участок реки от г. Камень-на-Оби, расположенного на 480 км ниже истока, до устья р. Томи, протяженностью 500 км (Солоневская, 1964). В 1963 г. были организованы наблюдения, охватывающие Обь от слияния рек Бии и Катуни до устья р. Томи. В настоящей статье приводятся результаты исследований последнего года.

Рассматриваемый участок Оби протяженностью 1000 км находится в широкой долине с хорошо развитой поймой в пределах Алтайского края, Новосибирской и Томской областей.

Водный режим верхнего течения Оби в основном формируется в горной части Алтая за счет рек Бии и Катуни.

В формировании водного режима верхней Оби принимают участие талые снеговые и ледниковые воды, дождевые осадки, а также грунтовые воды. Сочетание этих источников питания реки определяет изменение ее водности в течение года. Колебания водности реки от года к году значительны.

Участок реки ниже г. Камень-на-Оби протяженностью 200 км занимает с 1957 г. Новосибирское водохранилище, влияющее на режим реки в нижнем бьефе, особенно на участке от плотины до г. Новосибирска.

Весенний подъем уровня воды на р. Оби начинается обычно в первой половине апреля и происходит еще до вскрытия реки. В общем ходе уровня воды во время половодья выделяются две волны - весенняя (апрель, начало мая) и летняя (середина июня). В годы с резкими колебаниями температуры воздуха и длительными дождями в весенне-летний сезон вторая (летняя) волна нередко оказывается выше первой (весенней). Половодье имеет вид двухвершинной кривой. В маловодном 1963 г. при дружной и устойчивой весне и сухом лете волны паводков проходили одна за одной и половодье имело вид одновершинной кривой с максимумом в мае ниже плотины ГЭС и в июне - от истока до г. Камень-на-Оби.

Увеличение водности р. Оби на участке от ее начала до с. Дубровино проходит довольно равномерно. Средние годовые расходы воды в 1963 г. составляли у пос. Одинцовки 961 м³/сек, у г. Барнаула - 1180 м³/сек, у г. Камень-на-Оби -1289 м³/сек, ниже плотины ГЭС - 1260 м³/сек, у г. Новосибирска-1410 мъ/сек и у с. Дубровино- 1440 м³/сек.

Внутригодовое распределение стока Оби характеризуется тем, что в период ее наибольшей водности (апрель - октябрь) проходит около 85% объема годового стока. Май и июнь являются самыми многоводными, на них приходится более 40% стока за год.

Наиболее низкие уровни воды в открытый период наблюдались в октябре, когда река полностью переходит на грунтовое питание. В течение зимы уровень воды медленно понижается.

Изучение стока фитопланктона проводилось на 6 постоянных створах. На верхнем участке реки от истока до Новосибирского водохранилища они располагались в следующих пунктах:

1. Пос. Одинцовка, в 3 км ниже слияния рек Бии и Катуни.

2. Г. Барнаул.

3. Г. Камень-на-Оби.

В нижнем бьефе:

4. Плотина ГЭС.

5. Г. Новосибирск.

6. С. Дубровино.

Пункты наблюдений были приурочены к гидрологическим створам, чтобы использовать данные наблюдений по речному стоку сети гидрологических станций гидрометслужбы.

В работе использованы гидрологические материалы по р. Оби - Бийской гидрометеостанции (пос. Одинцовка), Алтайской гидрометобсерватории (г. Барнаул), Обской обсерватории гидрометеослужбы (г. Камень-на-Оби, плотина ГЭС), Новосибирской городской гидростанции (г. Новосибирск, с. Дубровино).

Пробы воды отбирались одновременно на всех разрезах три раза в месяц (10, 20, 30 числа) в открытый период (май - сентябрь) и один раз в месяц в подледный период (15 числа).

На каждом разрезе пробы отбирались батометром Жуковского на трех точках (у левого и правого берегов, на середине реки) по 1 л с поверхностного и придонного слоев. Из этих 6 проб выводились средние для каждого створа. Пробы фиксировались формалином и затем отстаивались не менее 15 дней.

Подсчет фитоплактона производился в камере Нажотта и выражался в количестве клеток на 1 л воды.

Для получения биомассы был вычислен вес отдельных господствующих видов фитопланктона.

Обработка проб показала, что ведущей группой обского фитопланктона являются диатомовые водоросли. Только в летний период на участке реки от истока до г. Камень-на-Оби второе место занимает группа зеленых водорослей, представленная в основном протококковыми.

В июле - августе из водохранилища в нижний бьеф поступает планктон, богатый сине-зелеными водорослями, которые по численности превышают временами группу диатомовых, но уступают им по биомассе. В значительном количестве на этом участке были представлены также протококковые. Остальные группы водорослей (пирофитовые, золотистые, эвгленовые) встречались редко.

В подледный период (январь - март) фитопланктон на всех створах реки был крайне бедным и состоял из диатомовых водорослей, преимущественно придонных форм, вымываемых из грунта, и единично встречающихся планктонных форм.

Численность водорослей зимой колебалась в пределах 27-170 тыс. кл./л, а биомасса - 0,006-0,09 мг/л. В январе только на двух створах (у г. Камень-на-Оби и ниже плотины ГЭС) в воде насчитывалось 640-260 тыс. кл./л при биомассе 0,13-0,28 мг/л.

Наименьшие расходы воды в 1963 г. отмечались в феврале. Минимальный среднемесячный расход был на створе у пос. Одинцовка - 226 м³/сек.

Сток фитопланктона в период ледостава составлял от 4 г/сек у пос. Одинцовка (рис. 1) до 232 г/сек ниже плотины ГЭС (рис. 2).

Рис. 1. Сток фитопланктона р. Оби от истока до Новосибирского водохранилища: 1 - пос. Одинцовка, 2 - г. Барнаул, 3 - г. Камень-на-Оби

Рис. 2. Сток фитопланктона р. Оби в нижнем бьефе: 1 - плотина ГЭС, 2 - г. Новосибирск, 3 - с. Дубровино

Весенний подъем уровня воды в р. Оби в 1963 г. начался еще до вскрытия реки в последних числах марта. Вскрытие реки от льда проходило постепенно с юга на север: со второй декады апреля у пос. Одинцовки и на 6-8 дней позже на втором и третьем створах.

В нижнем бьефе реки от плотины ГЭС до г. Новосибирска после образования Новосибирского водохранилища почти всю зиму наблюдается полынья, поэтому река на этом участке освобождается от льда значительно раньше. У с. Дубровино ледоход проходил нормально в третьей декаде апреля.

Численность и видовой состав водорослей в апреле по всему участку реки оставались по сравнению с зимним без изменения. Несколько более богатым фитопланктон стал в первой декаде мая.

На верхнем участке реки от пос. Одинцовки до г. Камень-на-Оби прогревание воды идет быстро. Так, в мае среднемесячная температура воды составляла у Барнаула и Камня-на-Оби 10,5°, а у пос. Одинцовки в связи с поступлением более холодных масс воды из рек Бии "и Катуни - только 9°. Мутность воды у г. Барнаула составляла в среднем 500 кг/сек.

Нарастание "численности фитопланктона в мае проходило равномерно, только у Одинцовки с 20 по 30 мая водорослей стало вдвое меньше, чем в начале месяца. Максимальное количество 805 тыс. кл./л было отмечено на верхнем участке реки у г. Барнаула и составляло биомассу 0,338 мг/л.

На всем участке в фитопланктоне преобладали диатомовые водоросли: Nitzschia acicularis W. Sm., Cyclotella и придонные формы, встречающиеся в зимний период. Со второй половины мая начали отмечаться в небольшом количестве у Барнаула и Камня-на-Оби зеленые водоросли - Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb., Sc. acuminatus var. biseriatus Reinh., Chlamydomonas sp., Actinastrum hantzschii Lagerh., из эвгленовых единично Trachelomonas intermedia Dang.

В нижнем бьефе температурный режим несколько отличался от верхнего участка реки. В связи с более поздним вскрытием Новосибирского водохранилища в первой и второй декадах мая через плотину поступала вода, температура которой в среднем не превышала 1° и только в третьей декаде увеличилась до 10°. У г. Новосибирска й с. Дубровино температура воды была несколько выше, чем у плотины, особенно в первой половине месяца, но ниже, чем на участке реки выше водохранилища.

Мутность воды в пределах г. Новосибирска была значительно ниже, чем у г. Барнаула (346 кг/сек).

Как и в верхнем участке, в мае ниже плотины в планктоне преобладали диатомовые водоросли, преимущественно Cyclotella sp., Stephanodiscus Hantzschii Grun., в небольшом количестве Asterionella formosa Hass., Melosira granulata (Ehr.), Nitzschia acicularis W. Sm. Единично встречались зеленые водоросли в том же составе, что и в верховье реки.

В мае максимальное количество водорослей было ниже плотины ГЭС (от 3,4 до 5,9 млн. кл./л, биомасса - до 8,2 мг/л.). Самое низкое - у г. Новосибирска (200 тыс. кл./л биомасса - 0,12 мг/л), что, очевидно, связано со значительным увеличением мутности воды в этом районе в связи с вскрытием правобережного притока Оби - р. И ни, устье которой расположено в 1 км выше места отбора проб, и значительным поступлением воды из Ини.

Сток воды и сток фитопланктона в мае находился в обратно пропорциональной зависимости: с увеличением секундных расходов воды биомасса фитопланктона уменьшалась. Так, в верхнем участке реки самые высокие среднемесячные расходы воды были у г. Камень-на-Оби, а минимальные расходы фитопланктона - 0,13 кг/сек. С увеличением расходов воды от плотины до с. Дубровино расходы фитопланктона уменьшались соответственно от 20,58 до 0,155 кг/сек.

Во второй декаде июня уровень воды на участке реки от верховья до водохранилища достиг максимума и мутность воды составляла у г. Барнаула 500 кг/сек. Ниже плотины уровень воды реки начал снижаться. Мутность воды у г. Новосибирска уменьшилась с 346 кг/сек в мае до 28 кг/сек в июне.

Высокое содержание минеральной взвеси в воде и увеличенные скорости течения отрицательно оказались на численности фитопланктона в верхней части реки, несмотря на значительную температуру воды (до 20°) по сравнению с маем.

В первой и второй декадах июня средняя численность водорослей составляла 150 тыс. кл./л на первых двух створах и 450 тыс. кл./л у г. Камень-на-Оби, а биомасса - соответственно 0,1 и 0,14 мг/л. 30 июня, когда вода пошла значительно на убыль, биомасса фитопланктона у Барнаула и Камня-на-Оби составляла 1,33-0,58 мг/л. Только за счет такого значительного развития фитопланктона в конце месяца средние показатели биомассы на этих створах за июнь были выше майских. Средняя биомасса за июнь в нижнем бьефе колебалась от 4 до 4,8 мг/л.

Июньский планктон на участке реки от верховьев до водохранилища был представлен тем же составом диатомовых, что и в мае, группа зеленых водорослей, отсутстовавшая в первой и второй декадах июня, в заметном количестве была обнаружена лишь 30 июня.

Примерно такая же картина наблюдалась и ниже плотины, однако к концу месяца наряду с майскими ведущими формами диатомовых заметная роль в планктоне принадлежала Melosira granulata. Видовой состав зеленых (как и их численность) был богаче майского.

Расходы фитопланктона в июне, как и биомасса водорослей, снизились по сравнению с маем у пос. Одинцовки и у плотины ГЭС (0,22- 10,6 кг/сек). У г. Барнаула сток фитопланктона был выше майского в три раза, а у г. Камень-на-Оби- в 8 раз. У г. Новосибирска и с. Дубровино он составлял 41,2-9,8 кг/сек.

В июле сток воды в районе пос. Одинцовки и г. Барнаула в среднем за месяц уменьшился почти вдвое по сравнению с июнем. Мутность воды у г. Барнаула стала в семь раз ниже июня (76 кг/сек), а в нижнем бьефе, у г. Новосибирска, - в 2 раза (17 кг/сек). Средняя температура воды на всех створах в июле была самой высокой за летний период и колебалась в пределах 20°. Только у пос. Одинцовки средняя температура воды была 17,7°.

Содержание водорослей в разных участках реки и их состав были разными. Выше водохранилища количество водорослей в воде колебалось от 133 тыс. кл./л у пос. Одинцовки до 6 286 тыс. кл./л у г. Барнаула. Биомасса - 0,195-1,59 мг/л. Основная роль в формировании биомассы по-прежнему принадлежала диатомовым водорослям Cyclotella sp., Nitzschia acicularis, а на створах у Барнаула и Камня-на-Оби к ним прибавилось заметное количество зеленых водорослей, из которых наиболее часто встречались Scenedesmus, Dictyosphaerium pulchellum Wood., Actinastrum hantzschii.

От плотины до с. Дубровино фитопланктон не только был богаче верхнего участка реки, но и отличался по своему составу. Первое место по численности занимали сине-зеленые водоросли и только у с. Дубровино 10 и 20 июля в планктоне эта группа занимала третье место, уступая диатомовым и зеленым. Максимальное количество сине-зеленых водорослей было 20 июля ниже плотины ГЭС (46 млн. кл./л). Ведущее место занимали Microcystis aeruginosa Ktitz. emend. Elenk., Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs, Anabaena.

Многочисленнее стала в июле и группа диатомовых водорослей. В формировании биомассы они, несмотря на численное преимущество Сине-зеленых, занимают первое место. Поэтому хотя количество водорослей в реке у г. Новосибирска и с. Дубровино было на одном уровне (13 млн. кл./л) преобладание в планктоне на последнем створе группы диатомовых водорослей увеличило биомассу на 1/3. Наиболее разнообразной в видовом отношении была группа зеленых водорослей.

В августе в верхнем участке на первых двух створах биомасса фитопланктона ехала ниже июльской, особенно у истока реки. Богаче стал фитопланктон у г. Камень-на-Оби.

На нижнем участке реки самое высокое содержание биомассы за весь летний период было 20 августа у плотины ГЭС (36,6 мг/л), средняя биомасса за месяц - 21,2 мг/л.

Несмотря на то, что в июле и августе по численности фитопланктон мало отличался, группа сине-зеленых водорослей уже к 20 августа была почти полностью вытеснена на всех створах нижнего бьефа за счет массового развития мелозиры, что сразу же сказалось на биомассе.

На створах у г. Новосибирска и с. Дубровино биомасса увеличилась до 14,4 мг/л.

Водность реки в августе продолжала снижаться. Сток фитопланктона на створах выше водохранилища сократился, а ниже водохранилища увеличился более чем в 2 раза по сравнению с июльским стоком водорослей.

В сентябре биомасса фитопланктона у г. Камень-на-Оби имела самые высокие показатели для этого створа - 1,5 мг/л, на створах, расположенных выше, оставалась на уровне августа.

Ниже плотины биомасса водорослей резко сократилась до 4- 5 мг/л, а у с. Дубровино - до 0,38 мг/л.

В планктоне по всему участку преобладали те же диатомовые водоросли, что и в августе, но группа зеленых водорослей к концу месяца исчезла из планктона почти полностью.

Сток фитопланктона в сентябре увеличивается от верховьев до г. Камень-на-Оби и уменьшается от плотины ГЭС до с. Дубровино.

В октябре температура воды в среднем за месяц составляет на верхнем участке 6,1-5,6°, у плотины на 2° выше в связи с тем, что вода в водохранилище охлаждается медленнее, чем в реке. В нижнем бьефе у г. Новосибирска и с. Дубровино температура воды удерживалась на том же уровне, что и в русле верхнего течения.

Наиболее низкие уровни воды в безледный период на Оби наблюдались в октябре, когда река полностью перешла на грунтовое питание. С началом замерзания, в первой декаде ноября, уровни воды повысились вследствие стеснения живого сечения реки заберегами и шугой, а в декабре произошло дальнейшее понижение уровня воды.

В районе г. Новосибирска река замерзает лишь во второй декаде декабря в связи с колебаниями уровней, обусловленных попусками ГЭС.

Водность реки с октября по декабрь непрерывно убывает. В этот период наименьший расход воды был в декабре и в среднем составлял 311 м³/сек в Одинцовке и 690 м³/сек у с. Дубровино.

С понижением температуры воды биомасса водорослей понижается. Фитопланктон состоял преимущественно из диатомовых водорослей.

В октябре биомасса водорослей у пос. Одинцовки и плотины ГЭС была несколько выше сентябрьской. Во всех остальных пунктах с октября по декабрь она уменьшается.

С уменьшением водности и биомассы сток фитопланктона, естественно, с октября по декабрь становится беднее.

Умножая средние секундные расходы фитопланктона на число секунд в месяц, получаем сток фитопланктона по створу (таблица). Сумма месячных стоков определяет годовой сток водорослей в реке по данному створу.

Как видно, из таблицы, на первом створе у пос. Одинцовки сток фитопланктона за год был самым низким. В открытый период реки проходило 92% стока водорослей.

У г. Барнаула сток фитопланктона был богаче стока фитопланктона верхнего створа более чем в 7 раз.

Среднегодовой сток у г. Камень-на-Оби составлял лишь 68% вышележащего створа.

Самый высокий сток водорослей был у плотины ГЭС, Сток фитопланктона у г. Новосибирска и с. Дубровино было почти на одном уровне, но значительно беднее, чем у плотины.

Выводы

Формирование стока фитопланктона Оби находится под влиянием рек торного Алтая - Бии и Катуни, бедных водорослевым населением.

Ведущей группой обского фитопланктона являются диатомовые водоросли. От истока реки до г. Камень-на-Оби в планктоне в заметном количестве встречаются бентосные формы диатомовых водорослей, в нижнем бьефе их роль в формировании фитопланктона незначительна. В летний период в планктоне Оби в районе Барнаула и Камня-на-Оби второе место занимала по численности группа зеленых водорослей. После создания Новосибирского водохранилища в составе фитопланктона реки ниже плотины произошли значительные изменения. В июле и августе из водохранилища в нижний бьеф поступает планктон, богатый сине-зелеными водорослями, которые, по численности превышают группу диатомовых. В значительном количестве на этом участке были представлены также протококковые. Остальные группы водорослей по всему участку встречались редко.

В подледный период фитопланктон реки был повсеместно бедным. Нарастание численности фитопланктона происходило со второй декады мая. Максимальная численность водорослей отмечалась в июле - августе.

Численность и биомасса фитопланктона р. Оби на участке, расположенном выше водохранилища, были значительно ниже, чем в нижнем бьефе, что говорит о том, что источником пополнения водорослей в нижнем бьефе является водохранилище.

Увеличение водности р. Оби от истока до с. Дубровино проходит довольно равномерно. Внутригодовое распределение стока Оби, как и стока фитопланктона, характеризуется тем, что основной сток проходит в открытый период реки. Однако, несмотря на то, что самыми многоводными месяцами являются май и июнь, сток фитопланктона в июле и августе увеличивается в связи с более высокой биомассой водорослей. Снижение стока фитопланктона начинается с сентября, за исключением створа у г. Камень-на-Оби.

Среднегодовой сток фитопланктона в 1963 г. был самый низкий у пос. Одинцовка и максимальный ниже плотины ГЭС (см. таблицу). 1963 г. был более маловодным, чем 1962 г., и особенно 1961 г. Однако в связи с более высокой биомассой фитопланктона в 1963 г. сток водорослей в нижнем бьефе реки был богаче, чем в предыдущие годы.

Сток фитопланктона Верхней Оби (в m за месяц)

Литература

1. Солоневская А. В. Динамика сезонного развития и сток фитопланктона Верхней Оби на участке г. Камень - с. Дубровино. - Водоросли и грибы Западной Сибири, ч. I. Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1964.