Краснознаменский и Северо-Крымский каналы (УССР)

Берут начало одним каналом из приплотинного участка Каховского водохранилища у Новой Каховки. Канал идет на юг до 61-го километра, где раздваивается на два магистральных канала. Краснознаменский канал, являющийся правой ветвью, сдан в эксплуатацию в течение 1958-1963 гг. и предназначен для орошения земель юга Херсонской обл. В 1965 г. начаты работы по его расширению и углублению. Длина канала от Новой Каховки до Красно-знаменки 161 км, ширина в головной части первоначально 60-70 м, затем до 100 м, в конечном участке - 30-15 м. Глубина по длине канала падает от 5-6 м в первой его половине до 1,5 в конце. Вода поступает в канал и движется по нему самотеком. Большая часть канала, особенно второй его половины, проходит в насыпном русле, возвышаясь над местностью. Канал не облицован и вдоль него в результате фильтрации воды образуются так называемые резервы. Северо-Крымский канал должен разрешить проблему орошения, обводнения и водоснабжения северо-восточной части Крымского полуострова. Его длина от 61-го километра до Керчи 342 км. К 1965 г. закончено сооружение участка первой очереди канала до Джанкоя, а в 1970 г. канал заполнен водой до Феодосии^*. От обоих магистральных каналов отходит сеть распределителей и хозяйственных каналов.

^* (Общий участок магистрального канала (от Каховского водохранилища до 61-го километра) вначале считали Краснознаменским каналом; с 1965 г., когда основная часть воды стала забираться в Северо-Крымскую ветвь, этот общий участок причисляют к Северо-Крымскому каналу. Поскольку наши материалы приурочены в основном к первому периоду (1962-1966 гг.), общий участок мы относим к Краснознаменскому каналу.)

Скорости течения воды в Краснознаменском и Северо-Крымском каналах относительно небольшие и равномерные; отмечается их возрастание по годам по мере увеличения расходов воды, особенно в общем 60-километровом участке. В 1962 г. в течение вегетационного периода в Краснознаменском канале они колебались в пределах 0,05-0,14 м/сек; в 1963-1965 гг. в весенне-летний период возросли до 0,25-0,30 м/сек; летом 1966 г. составляли 0,50-0,70 м/сек в начале канала и 0,35 м/сек в средней его части. Зимой подача воды по каналу прекращается, ее уровень сильно снижается, а конечные участки на значительном протяжении осушаются.

Прозрачность воды колеблется в широких пределах, но обычно довольно высокая - 80-200 см. Весной в начальной части канала наблюдается значительное уменьшение прозрачности воды, поступающей из Каховского водохранилища и отличающейся очень высокой прозрачностью (3-4,5 м). Далее по каналу прозрачность воды продолжает постепенно уменьшаться, падая в конечных участках до 5-20 см. Это связано с тем, что весной происходит взмучивание грунтов в результате повышения уровня воды и заполнения конечных участков. Летом прозрачность воды зависит от обилия фитопланктона. В это время прозрачность поступающей воды значительно ниже, чем весной, и резкой разницы в прозрачности поступающей воды и воды в каналах, как правило, не наблюдается, хотя и отмечается тенденция к уменьшению ее в конечных участках каналов. Особенно сильно понижается прозрачность в периоды интенсивного "цветения" воды, например в июле 1966 г. (до 35-55 см). Осенью прозрачность воды на всем протяжении каналов обычно довольно высокая (150-200 см).

Химический состав воды в Краснознаменском и Северо-Крымском каналах определяется составом воды в приплотинной части Каховскбго водохранилища. По солевому составу вода гидрокарбонатно-кальциевая; минерализация в пределах 170-310 мг/л. В течние вегетационного периода свободная двуокись углерода в воде, как правило, отсутствует, величина pH сдвинута в щелочную область, концентрация ионов CO₃ - до 12(22) мг/л. Содержание кислорода обычно близко к норме; на участках развития водной растительности оно повышалось, достигая 146% насыщения.

Бихроматная окисляемость поступающей воды колебалась в пределах 12,4-34,0 мг О/л, в отдельных случаях до 44,8 мг О/л. Вдоль каналов величина была на уровне ее значений в поступающей воде и не превышала 38,4 мгО/л. Содержание органического азота находилось в пределах 0,61-2,60 мгN/л. Концентрация биогенных веществ в течение вегетационного периода находилась на среднем уровне, резко снижаясь в периоды интенсивного потребления растительными организмами и повышаясь после отмирания и разложения гидробионтов. Содержание аммонийного азота колебалось в пределах 0,24-1,50 мгN/л, нитратного азота - 0-0,7, кремния - 0,88-4,33 мгSi/л, железа - 0-0,24 мгFе/л, фосфатов - 0,014-0,106 мгP/л (Коненко и др., 1968).

Изложенные выше материалы свидетельствуют о том, что скорости течения воды, прозрачность воды и ее химический состав благоприятны для развития водорослей в Краснознаменском и Северо-Крымском каналах.

Каховское водохранилище характеризуется обильным и разнообразным фитопланктоном. Преобладающими группами являются зеленые (в основном вольвоксовые и протококковые), диатомовые и синезеленые водоросли. Последние ежегодно вызывают интенсивное "цветение" воды (Каховське водоймище, 1964). Поэтому Красно-знаменский канал получает из водоисточника очень богатый фитопланктон, особенно в летний и раннеосенний периоды во время массового развития синезеленых водорослей. В каналах происходит обеднение видового состава фитопланктона. По сравнению с водоисточником уменьшается разнообразие зеленых (в частности, протококковых) и диатомовых водорослей, в меньшей мере синезеленых, большинство из которых входит в состав доминирующих комплексов, отличающихся большей стабильностью, чем общий видовой состав (табл. 8, 17). Коэффициент флористической общности фитопланктона, поступающего в Краснознаменский канал, и канала постепенно снижается по его длине до 60-50%.

По видовому составу в фитопланктоне канала, как и водоисточника, преобладают зеленые (около 45% видов), диатомовые (около 30%) и синезеленые (около 18%) водоросли (см. табл. 15). Бентосные формы в планктоне канала немногочисленны (табл. 9, рис. 11). На отдельных участках, чаще всего конечных, в которых вода нахолилась на подпоре, иногда в большом количестве в планктоне встречались конъюгаты (Closterium parvulum Naeg., C. acerosum, Cosmarium undulatum Corda и др.), в массе развивающиеся в бентосе.

Рис. 11. Состав фитопланктона Краснознаменного канала. 1 - 1-й километр, 2 - 132-й километр. Планктонные водоросли: а - сине-зеленые, б - зеленые, в - диатомовые, г - прочие; д - бентосные водоросли

Весной во время заполнения каналов после частичного осушения на зиму, а в 1965 г. в течение всего вегетационного периода в связи с началом работ по расширению русла отмечалось некоторое увеличение количества бентосных водорослей в толще воды.

Таблица 8. Общность флористического состава фитопланктона различных участков Краснознаменного канала (по данным 1964-1966 гг.)

Фитопланктон Краснознаменского и Северо-Крымского каналов характеризуется значительным обилием. Наибольших количественных показателей фитопланктон достигает летом (рис. 12), когда доминируют синезеленые. Кроме них в отдельных случаях по образуемой биомассе значительная роль принадлежит диатомовым и зеленым. Максимальные значения численности фитопланктона (в поверхностных слоях воды) в прилегающем участке Каховского водохранилища достигали 170 тыс. кл/мл (биомасса 17 мг/л); в каналах - 80 тыс. кл/мл (до 8 мг/л). Впуск воды из водохранилища в канал происходит при подъеме щитов головного сооружения. Питание канала чаще всего осуществляется в основном за счет нижних слоев воды аванканала, обедненных фитопланктоном, особенно синезелеными. Поэтому уже сразу за головным сооружением в канале обилие планктонных водорослей обычно ниже, чем в прилегающем участке Каховского водохранилища.

Рис. 12. Динамика численности (А) и биомассы (Б) фитопланктона в Краснознаменском (I) и Северо-Крымском (II) каналах. I - Весна: 1 - апрель 1962 г.; 2 - май 1963 г.; 3 - апрель 1964 г. Лето: 1 - июль 1962 г.; 2 - июль 1963 г.; 3 - июль-август 1964 г.; 4 - июль 1965 г.; 5 - июль 1966 г.; 6 - июль 1967 г. Осень: 1 - октябрь 1962 г.; 2 - сентябрь 1963 г.; 3 - октябрь 1965 г. II - 1 - июль 1965 г.; 2 - июль 1966 г.; 3 - октябрь 1966 г.; 4 - июль 1967 г.

По длине каналов численность и биомасса колеблются, но не однозначно. Это объясняется изменением состава фитопланктона, о чем будет сказано ниже. В случаях массового захода синезеленых водорослей из Каховского водохранилища (например, в июле 1965 и 1966 гг.) обилие фитопланктона по трассе каналов резко снижается. В результате биомасса фитопланктона во второй половине каналов, как правило, не превышает 3 мг/л. Правда, для численности эта закономерность может местами нарушаться в связи с развитием в каналах Microcystis pulverea f. incerta. При умеренном поступлении фитопланктона из водоисточника в каналы его количество изменяется по трассе не так сильно. Метеорологические факторы из-за большой протяженности каналов существенно влияют на распределение фитопланктона, особенно синезеленых водорослей, в значительной мере обусловливая его неравномерность и нарушая обычную закономерную картину (например, в августе 1964 г.).

Таблица 9. Численность (в кл/мл) и биомасса (в мг/л) планктонных и бентосных водорослей в фитопланктоне Краснознаменского канала

^* (В числителе - численность, в знаменателе-биомасса.)

^** (В планктоне встречается значительное количество конъюгат.)

Весной и осенью обилие фитопланктона обычно ниже, чем летом (рис. 12). В первой половине осени качественный состав фитопланктона еще сохраняет черты, свойственные лету, и характеризуется преобладанием синезеленых, но значительно возрастает роль диатомовых. Характер динамики по длине каналов варьирует и в значительной мере зависит от состава фитопланктона: при доминировании синезеленых (1962, 1963 гг.) обилие фитопланктона снижается, а при преобладании диатомовых (1965 г.) - несколько возрастает.

Весной в фитопланктоне как Каховского водохранилища, так и каналов господствующее положение принадлежит диатомовым. В большинстве случаев в каналах численность и биомасса фитопланктона возрастают, однако они, как правило, не достигают очень больших величин, что, очевидно, обусловлено значительной мутностью воды в связи с заполнением каналов, частично или полностью осушаемых на зиму.

В конечных участках каналов, где вода весной находится на подпоре, наблюдается развитие весенних форм тонконитчатых спирогир, которым свойственно разъединение нитей на короткие двух-, трехклеточные участки. В таком виде они в значительном количестве находятся в толще воды, резко повышая биомассу фитопланктона - до 24 мг/л.

В первые годы эксплуатации (1962-1963 гг. в Краснознаменском канале, 1965 г. в Северо-Крымском), когда конечные участки каналов постепенно вводили в строй, уменьшению обилия фитопланктона к концу каналов способствовало повышение мутности воды, возникавшее в результате размывания вновь залитых грунтов.

Основную роль в количественном отношении в фитопланктоне этих каналов играют синезеленые и диатомовые водоросли (табл. 16). Синезеленые занимают ведущее место в фитопланктоне Каховского водохранилища, откуда они поступают в Краснознаменский канал. В каналах эта группа водорослей сохраняет свое доминирующее положение, однако показатели ее обилия существенно изменяются. При этом различные представители синезеленых, попадающие из Каховского водохранилища, в каналах ведут себя неодинаково, что обусловливает разную степень перестройки водохранилищного комплекса синезеленых водорослей в зависимости от его состава.

Aphanizomenon flos-aquae, развивающийся в массе в водохранилище, в каналах почти полностью выпадает из планктона или же остается в нем в небольшом количестве (рис. 13). Основная масса его оседает на дно на первых 60 км канала, где он отмирает и разлагается, В периоды массового поступления из водохранилища A. flos-aquae, что наблюдалось в июле 1966 г., в Краснознаменском канале потребление кислорода на деструктивные процессы (3,4-23,8 гO₂/м²) обычно превышает его выделение водорослями (0,3-14,0 г O₂/м²). Динамика численности Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Breb. в каналах напоминает таковую Aphanizomenon flos-aquae; до конечных участков каналов Anabaena flos-aquae чаще всего не доходит (рис. 13). Обилие Oscillatoria planctonica также имеет тенденцию сокращаться по длине каналов, однако не так резко, как у первых двух видов (рис. 13). При этом в конечном участке Северо-Крымского канала, где вода находится на подпоре, она находит благоприятные условия для развития и может достигать значительной численности.

Рис. 13. Динамика численности некоторых синезеленых водорослей в Краснознаменском канале (по средним показателям): 1 - Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs (I); 2 - Anabaena flos-aquae (Lyngb.) Breb. (I); 3 - Oscillatoria planctonica Wolosz. (I); 4 - Microcystis puluerea f. incerta (Lemra.) Elenk. (III); 5 - Microcystis aeruginosa Kuetz. emend. Elenk. (II). В скобках - номер масштабной шкалы

Иначе ведут себя представители рода Microcystis. Количество M. aeruginosa по длине каналов колеблется в довольно значительных пределах, что может быть связано с метеорологическими условиями и другими обстоятельствами, но в общем во второй половине каналов оно примерно на том же уровне, что и в первой (рис. 13). Этот вид хорошо выносит скорости течения воды, которые были характерны для Краснознаменского и Северо-Крымского каналов в 1962-1965 гг. (до 0,3 м/сек). Однако уже в 1966 г. при скорости течения 0,5 м/сек в начальной части канала и 0,35 м/сек на 103-м километре наметилась тенденция выпадения его из планктона и уменьшения количества по длине Краснознаменского канала. M. pulverea f. incerta еще менее чувствителен к течению воды и численность его в каналах не уменьшается (рис. 13). Напротив, прослеживается тенденция к увеличению обилия этой водоросли по трассе канала. Однако, поскольку у M. pulverea f. incerta клетки очень малых размеров, возрастание его численности слабо сказывается на биомассе и не может nizomenon flos-aquae и других водохранилищных видов синезеленых, выпадающих из планктона. Следствием является уже упоминавшееся несоответствие в ходе кривых численности и биомассы планктонных водорослей.

От синезеленых водорослей в основном зависит характер вертикального распределения летнего фитопланктона в Краснознаменском канале, не совсем равномерного, несмотря на сравнительно небольшую глубину канала и значительное перемешивание воды (у перегораживающих сооружений, вследствие ветрового воздействия и др.) (рис. 14). В некоторых случаях (при доминировании видов рода Microcystis) синезеленых, как и следует ожидать, несколько больше в поверхностных слоях воды, но в периоды поступления из водохранилища видов, выпадающих в условиях канала из планктона (Aphanizomenon flosaquae и др.), их обилие у дна выше, чем у поверхности. Вертикальное распределение других водорослей более равномерное.

Рис. 14. Вертикальное распределение фитопланктона в Краснознаменном канале. Численность водорослей: а - у поверхности, б - у дна; 1 - синезеленые, 2 - зеленые, 3 - диатомовые, 4 - прочие

Показатели обилия диатомовых по длине каналов колеблются в значительных пределах и на некоторых участках достигают больших величин, намного превышающих уровень поступления из водохранилища (рис. 15). Преобладающим видом является Stephanodiscus hantzschii. Из остальных обращают на себя внимание Melosira granulatat Cyclotella meneghiniana, Synedra acus и Nitzschia acicularis.

Рис. 15. Численность диатомовых водорослей в Краснознаменском (I) и Северо-Крымском (II) каналах: 1 - апрель 1962 г.: 2 - май 1963 г.; 3 - апрель 1964 г.; 4 - август 1964 г.; 5 - июль 1965 г.; 6 - октябрь 1965 г.; 7 - июль 1966 г.; 8 - июль 1967 г.; 9 - октябрь 1966 г.

Значительную роль играют зеленые водоросли, и прежде всего протококковые и вольвоксовые. Аналогично фитопланктону в целом, в воде, поступающей в канал, отмечается падение численности протококковых по сравнению с их количеством в прилегающем участке Каховского водохранилища. По длине каналов в общем их обилие, как правило, держится на одном уровне или несколько сокращается, за исключением отдельных участков (чаще всего 27-го километра), что может быть в какой-то мере обусловлено местными условиями, стимулирующими их локальное развитие (рис. 16, б). Наибольшего обилия среди протококковых достигают Westella botryoi&es, Pediastrum duplex, P. boryanum, Dictyosphaerium pulckellum, Coelastrum sphaericum Naeg., C. reticulatum (Dan g.) Senn, Scenedesmus quadricauda, Kirchneriella obesa (West) Schimidle, Oocystis pusilla Hansg., Micractinium pusillum и др.

Вольвоксовые постоянно встречаются в фитопланктоне каналов, но значительной численности достигают редко, и то лишь в начальных участках; далее по трассе отмечается постепенное снижение их обилия (рис. 16, а). Основными представителями являются Chlamydomonas sp., Pandorina morum, Gonium pectorale Muell.

Заметного обилия (особенно по биомассе - до 3,5 мг/л) достигают пирофитовые. Однако по длине каналов их количество обычно уменьшается (рис. 16, в). Из остальных групп водорослей довольно регулярно встречаются золотистые и эвгленовые, но, как правило, в небольшом количестве, и лишь в тупиковых участках, где вода стояла на подпоре, отдельные представители золотистых (например, Dinobryon sertularia) иногда давали вспышку.

Рис. 16. Распределение зеленых и пирофитовых водорослей в Краснознаменском канале. а - вольвоксовые: 1 - июль 1962 г., 2 - июль 1965 г.; б - протококковые: 1 - июль 1962 г., 2 - июль 1963 г., 3 - август 1964 г., 4 - июль 1965 г., 5 - июль 1967 г.; в - пирофитовые: 1 - апрель 1962 г., 2 - август 1964 г., 3 - июль 1965 г.