Канал Днепр - Кривой Рог (УССР) [1973 Оксиюк О.П.

Получает воду из залива в средней части Каховского водохранилища у с. Марьинского Днепропетровской обл. и транспортирует ее к Кривому Рогу в Южное водохранилище для водоснабжения Криворожского промышленного района. Канал введен в эксплуатацию в 1961 г. Длина его 42 км, ширина по зеркалу воды около 25-30 мл по дну - 4 м. Глубина воды 2,5-3,5 м (в аванканале до 6 м). Откосы облицованы щебнем от верха до глубины на 0,5 м ниже минимального уровня воды; у гидротехнических сооружений канал покрыт железобетонными плитами. Подъем воды осуществляется тремя насосными станциями, расположенными по трассе канала.

Режим эксплуатации канала отличается неравномерностью. При нормальной работе насосных станций скорости течения воды составляют 0,20-0,36 м/сек. Однако нередко они функционируют лишь частично или же совсем не работают, и течение воды в канале замедляется вплоть до полного прекращения. Динамика гидрологического режима канала существенно отражается на составе и степени развития его фитопланктона. Прозрачность воды в канале обычно высокая - около 120-200 см (по диску Секки), но резко падает во время "цветения" воды (до 25-50 см, а иногда до 0).

Химический состав воды определяется в основном составом воды Каховского водохранилища и непосредственно его Марьянского залива. Вода гидрокарбонатно-кальциевая; минерализация колеблется в пределах 187-360 мг/л. Газовый режим характеризуется резкими колебаниями концентрации растворенного кислорода, величины которой в период интенсивного развития водорослей достигали 234% насыщения, а при их отмирании и разложении снижались до 60%. Свободная двуокись углерода большей частью отсутствует; величина pH 7,9-9,4, концентрация ионов CO"₃ от 0 до 45 мг/л.

Содержание органического вещества варьировало в широких пределах и было связано в основном с обилием фитопланктона и интенсивностью процессов его разложения. При умеренном развитии планктона бихроматная окисляемость нефильтрованной воды не превышала 49,9 мг O/л, содержание органического азота - 1,70 мг N/л. Но в периоды "цветения" воды синезелеными водорослями в Марьянском заливе они были значительно выше, а вдоль канала постепенно уменьшались соответственно уменьшению биомассы фитопланктона. Концентрация биогенных элементов в воде канала обычно находится на уровне, достаточном для развития водорослей, и определяется в основном наличием их в поступающей воде. Содержание аммонийного азота колебалось в пределах 0,28-5,10 мг N/л, нитратного азота - 0-0,50 мг N/л, фосфатов - 0-0,4 мг P/л железа - 0-0,27 мг Fe/л, кремния - 1,56-4,70 мг Si/л (Коненко и др., 1968).

Рис. 17. Состав фитопланктона канала Днепр-Кривой Рог. 1 - начало, 2 - конец канала. Планктонные водоросли: а - синезеленые, б - диатомовые, в - зеленые, г - прочие; д - бентосные водоросли

Фитопланктон в Марьянском заливе нередко еще более обилен, чем в открытой части Каховского водохранилища, вследствие того, что в заливах создаются более благоприятные условия для развития водорослей, а также потому, что в них происходит нагон массы синезеленых из других частей водохранилища. Канал Днепр - Кривой Рог получает из своего водоисточника обильный и разнообразный фитопланктон. В флористическом отношении преобладают зеленые (33-38%) и диатомовые (29-38%), значительную роль играют синезеленые водоросли (13-16%) (табл. 15). Несмотря на сравнительно небольшую длину канала Днепр-Кривой Рог, видовой состав фитопланктона претерпевает существенные изменения (в частности, за счет увеличения числа бентосных форм), в результате чего коэффициент флористической общности фитопланктона в начале канала и в конце сравнительно невысок - 71,8% (табл. 10). Отличаются и ведущие комплексы фитопланктона (табл. 17).

Таблица 10. Общность флористического состава фитопланктона канала Днепр-Кривой Рог (по данным 1962-1966 гг.)

Фитопланктон канала представлен в основном планктонными формами; участие донных водорослей, как правило, невелико (рис. 17, табл. 11), за исключением случаев массового отделения от субстрата и попадания в толщу воды пленок синезеленых и зеленых нитчатых водорослей, обильно вегетирующих на откосах.

Таблица 11. Численность (в кл/мл) и биомасса (в мг/л) планктонных и бентосных водорослей в фитопланктоне канала Днепр-Кривой Рог^*

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

По длине канала в периоды его нормальной работы систематически наблюдается увеличение видового разнообразия и обилия бентосных форм в планктоне.

Фитопланктон канала характеризуется высокими показателями обилия (рис. 18) и преобладанием синезеленых и диатомовых водорослей (табл. 16). В весеннем фитопланктоне доминируют диатомовые. Его численность и биомасса в это время достигают значительных величин и на всем протяжении канала остаются примерно на одном уровне, не снижаясь даже в его конце. В периоды остановки насосных станций и отсутствия течения воды в канале (май 1963 г.) в нем в массе развиваются вольвоксовые (до 18 тыс. кл/мл, 12,8 мг/л)у причем распределению их присуща неравномерность, что обусловлено локализацией в эти периоды отдельных пунктов канала, разделенного насосными станциями на обособленные участки.

Рис. 18. Динамика численности (А) и биомассы (Б) фито-планктона в канале Днепр-Кривой Рог. Весна: 1 - апрель 1962 г.; 2 - май 1963 г.^*; 3 - апрель 1964 г. Лето: 1 - июль 1962 г.; 2 - июль 1963 г.; 3 - август 1964 г.; 4 - июль 1966 г. Осень: 1 - сентябрь 1962 г.; 2 - сентябрь 1963 г.^*

Летом и в первую половину осени господствуют синезеленые водоросли и динамика фитопланктона по трассе канала носит иной характер. В Марьянском заливе и аванканале численность и биомасса фитопланктона достигают огромных величин (до 520 тыс. кл/мл и 61,3 мг/л). Но уже в начале канала, особенно после первой насосной станции, обилие фитопланктона резко падает. По длине канала при очень обильном фитопланктоне эти величины продолжают снижаться, при умеренном содержании планктонных водорослей - остаются примерно на одном уровне, В результате в конечном участке канала максимальные зарегистрированные показатели численности не превышали 65 тыс. кл/мл, биомассы - 4,2 мг/л. В периоды нерегулярной работы (сентябрь 1963 г., август 1964 г.) так же, как и весной, отмечаются локальные вспышки вольвоксовых, хотя преобладающее значение все же остается за синезелеными.

Вертикальное распределение фитопланктона в канале при нормальной работе насосных станций характеризуется относительной равномерностью, особенно на участках после насосных станций (рис. 19,А). При нерегулярной работе канала и замедлении течения вплоть до полного его прекращения стратификация фитопланктона выражена значительно более резко (рис. 19,Б).

Рис. 19. Вертикальное распределение фитопланктона в канале Днепр-Кривой Рог. А - при нормальной эксплуатации канала, Б - при остановке насосных станций (ст. 1-3). Численность водорослей: а - у поверхности, б - у дна; 1 - синезеленые, 2 - зеленые, 3 - диатомовые, 4 - прочие

Наиболее важной группой планктонных водорослей в канале Днепр - Кривой Рог являются синезеленые, которые играют ведущую роль на протяжении значительной части вегетационного периода (с конца июня по октябрь) и характеризуются высокими показателями обилия. Источником планктонных синезеленых является Каховское водохранилище. В воде, поступающей в канал, их численность достигает 510 тыс. кл/мл, биомасса - 53,5 мг/л. В самом канале большинство их представителей не находит условий для развития. Основная часть поступивших водорослей довольно быстро выпадает из планктона, некоторое же количество их проносится транзитом по всему каналу. В конце канала показатели их обилия не превышают 65 тыс. кл/мл и 3,8 мг/л.

В период обильного поступления из водохранилища синезеленых (июль 1966 г.) вследствие их отмирания и разложения в канале расход кислорода на деструкцию (2,4-24,2 гO₂/м²) значительно превышает его выделение (0,3-4,5 гO₂/м2), в результате чего в эти периоды возникает дефицит растворенного в воде кислорода.

Наибольших количественных показателей из синезеленых достигает Aphanizomenon flos-aquae. Ему свойственно резкое сокращение обилия в канале по сравнению с водоисточником (рис. 20). Такой же характер носит динамика численности Anabaena flos-aquae, A. sckeremetievi Elenk. и Oscillatoria planctonica, хотя их обилие значительно ниже (рис. 20). Одним из ведущих видов является также Microcystis aeruginosa. В канале Днепр - Кривой Рог, в отличие от Краснознаменского, его численность падает (рис. 20). Очевидно, отрицательное воздействие условий каналов на упомянутые выше виды синезеленых усугубляется в канале Днепр - Кривой Рог работой насосных станций, усиливающей перемешивание и аэрацию воды. Наиболее стойким оказывается Microcystis pulverea f. incerta, который проявляет явную тенденцию к увеличению численности в канале, хотя больших показателей и не достигает (рис. 20).

Рис. 20. Распределение некоторых синезеленых водорослей в канале Днепр - Кривой Рог: а - Aphanizomenon flos-aquae (L.) Ralfs: 1 - июль 1963 г. (II), 2 - август 1964 г. (II), 3 - июль 1966 г. (I); б - виды рода Anabaena и Oscillatoria planctonica Wolosz.: A. flos-aquae (Lyngb.) Breb. 1 - июль 1963 г. (II), 2 - июль 1966 г. (I), 3 - A. scheremetievi Elenk., июль 1966 г. (II), 4-О. planctonica W olosz. - июль 1966 г. (I); в - Microcystis aeruginosa Kuetz. emend. Elenk.: 1 - сентябрь 1962 г., 2 - июль 1966 г.; г - Microcystis pulverea f. incerta (Lemm.) Elenk.: 1 - сентябрь 1962 г., 2 - июль 1963 г., 3 - август 1964 г., 4 - июль 1966 г. В скобках номер масштабной шкалы

В отличие от синезеленых, распределение по трассе диатомовых характеризуется равномерностью (рис. 21). Основным представителем является Stephanodiscus hantzschii, численность которого бывает высокой - до 17,6 тыс. кл/мл. Из других диатомовых обращают на себя внимание Asterionella formosa, Melosira granulata, Synedra acus.

Зеленые водоросли занимают заметное место, хотя в периоды нормальной работы канала большой численности не достигают. Регулярно встречаются в канале представители протококковых, наиболее обычными из которых являются Pediastrum duplex, P. boryanum, Micractinium pusillum, Dictyosphaerium pulchellum, Scenedesmus quadricauda, Actinastrum hantzschii var. gracile Roll, Coelastrum sphaericum, Westella botryoides и др. В динамике их численности по длине канала не обнаруживается явно выраженной тенденции (рис. 21), что, очевидно, обусловлено небольшой его длиной и умеренной скоростью течения воды.

Вольвоксовые, основными представителями которых являются виды рода Chlamydomonas и Pandorina morum, при нормальной работе канала достигают значительного обилия, как правило, лишь в его начале. В те же периоды, когда канал заполнен стоячей водой, они дают локальные вспышки массового развития (до 115 тыс. кл/мл) на изолированных участках в начальной и средней частях канала (рис. 21).

Рис. 21. Распределение зеленых и диатомовых водорослей в канале Днепр-Кривой Рог. А - вольвоксовые: 1 - май 1963 г. (II)*, 2 - июль 1963 г. (I), 3 - сентябрь 1963 г. (II)*; Б - протококковые: 1 - июль 1962 г., 2 - сентябрь 1962 г., 3 - июль 1963 г.: В - диатомовые: 1 - апрель 1962 г., 2 - апрель 1964 г. (звездочкой отмечены периоды отсутствия течения воды в канале, в скобках - номер масштабной шкалы)

Из других групп водорослей в канале постоянно встречаются пирофитовые, временами в значительном количестве (до 1,5 тыс. кл/мл), часто отмечаются в небольшом количестве эвгленовые и золотистые.