Каналы Средней Азии

В водохранилищах, сооружаемых на реках Средней Азии, несущих очень мутные воды, происходит осаждение взвесей и значительно увеличивается прозрачность воды, вследствие чего в них развивается довольно разнообразный фитопланктон (Коган, 1963а, 1964; Музафаров, 1965, и др.). Поэтому в отличие от каналов этого района, питающихся из рек, из водохранилищ они получают осветленную воду, содержащую планктонные водоросли.

Каналы Средней Азии, берущие начало из водохранилищ, принадлежат к двум существенно отличающимся типам. Первый составляют каналы, расположенные в горном и предгорном поясах. Благодаря большим уклонам и скорости течения (свыше 1 м/сек) вода в них по выходе из водохранилища очень быстро становится мутной. Ко второму типу относятся равнинные каналы, в которых скорость течения воды значительно меньше (менее 1 м/сек), их ложе размывается слабее и они несут меньше илистых частиц; прозрачность воды в них довольно высокая. Каналами первого типа являются Туркестанский, Большой и Северный Ферганские, отводящие каналы Дегрезского, Камашинского и Чимкурганского водохранилищ; ко второму типу принадлежит Каракумский канал.

Туркестанский канал (КазССР) выходит из Бугуньского водохранилища. Длина его 140 км, по трассе он пересекает многочисленные водные источники, стекающие с гор Каратау. Ширина канала 30 м, глубина воды 1,5-2 м. Из водохранилища в канал поступает довольно прозрачная вода (прозрачность 40-50 см), несущая планктонные водоросли, развивающиеся в водохранилище: Microcystis pulverea f. holsatica (Lemm.) Elenk., Oocystis submarina Lagerh., Sphaerocystis schroeteri Chod., Binuclearia tauterbornii и др.

По мере прохождения воды по каналу она быстро мутнеет в результате разрушения и размывания берегов. Планктонные формы исчезают уже на 2-3-м километре канала, оседая на дно (Эргашев, 1970).

Большой Ферганский канал, который орошает земли Ферганской долины (УзССР и ТаджССР), забирает воду из водохранилища Учкурганской ГЭС № 2 на р. Нарын. Канал имеет сложное питание и играет роль регулятора ряда речных систем. Общая протяженность 350 км. В головной части ширина канала до 50 м, глубина 4,6 м, скорость течения воды 1,5 м/сек. Вода очень мутная, прозрачность ее равна 1-5 см, иногда 10-12 см. Планктон в канале не развивается (Драчев, 1956; Эргашев, 1969), лишь в конечной части, где прозрачность воды достигает 40-45 см, в прибрежной полосе среди высших водных растений и нитчатых водорослей отмечается вегетация некоторых планктонно-зарослевых форм: Merismopedia punctata, Gomphosphaeria lacustris Chod., Ankistrodesmus densus Korschik., Scenedesmus bijugatus, S. quadricauda, Elacatothrix subacuta Korschik., Binuclearia lauterbornii, Cyclotella comta и др. (Эргашев, 1969).

В отводящих каналах Чимкурганского, Камашинского и Дегрезского водохранилищ (УзССР) в начальных участках попадаются вынесенные из водохранилищ планктонные водоросли: Microcystis aeruginosa, Dictyosphaerium simplex Korschi k., Pediastrum duplex, P. simplex, Scenedesmus quadricauda, Oocystis submarina и др. (Дегрезский канал); Ankistrodesmus longissimus (Lemm.) Wille, Nautococcopsis constricta Korschik., Dictyosphaerium simplex, Pediastrum duplex, Dinob ryon sociale Ehr. и др. (Чимкурганский канал). В каналах они прекращают вегетацию и постепенно выпадают из планктона (Эргашев, 1968, 1969а).

Каракумский канал (ТССР) является одним из наиболее крупных каналов мира и используется комплексно для орошения, обводнения, хозяйственно-питьевого водоснабжения, судоходства. Канал берет начало из р. Амударьи у ст. Мукры и идет через Мары и Ашхабад к Красноводску. Общая длина канала 1445 км. Канал строится в несколько очередей: первая очередь от р. Амударьи до р. Мургаб составляет 396 км, вторая очередь от р. Мургаб до р. Теджен - 140 км; по трассе третьей очереди (256 км) построен пионерный канал, на котором ведутся работы по его расширению и углублению.

Водозабор из р. Амударьи осуществляется двумя подводящими каналами, объединяющимися на 4-м километре. Крупные фракции поступающих наносов осаждаются в подводящих каналах, однако вода остается очень мутной. Пройдя 30 км, канал входит в систему Келифских озер, которые тянутся на 70 км. Они могут рассматриваться как водохранилище, в котором происходит отстой и осветление мутной амударьинской воды и из которого собственно и берет начало Каракумский канал (Коган и Кошкалда, 1968), расположенный в основном в равнинной пустынной зоне. В канале выше Келифского водохранилища фитопланктон, как и в р. Амударье, не развивается из-за большой мутности и быстрого течения. Келифские озера характеризуются богатым фитопланктоном (Коган, 1960, 1961, 1963, 1964; Коган и Кошкалда, 1968; Канода, 1967). Верхние озера уже к 1957 г. подверглись сильному заилению. Постепенно заиление распространяется дальше.

На участке первой очереди ниже Келифского водохранилища ширина канала до 50 м, средняя глубина 3-4 м, местами до 5-6 м. Скорость течения воды в первые годы эксплуатации (1956-1959 гг.) не превышала 0,5 м/сек, в дальнейшем она значительно возросла и колеблется в пределах 0,4-0,9 м/сек. Прозрачность воды - 20-136 см (по диску Секки). На канале интенсивно идут руслоформирующие процессы, в результате чего он принимает форму, свойственную речным руслам: имеются быстротоки, перепады, меандрирование и т. д. Под влиянием руслоформирующих процессов, активной ветровой деятельности в этом районе, постоянной работы на канале землеройных машин и судоходства в нем происходит вторичное помутнение осветленной в водохранилище воды. Канал довольно интенсивно зарастает полупогруженными и погруженными высшими водными растениями (Коган, 1963а).

Химический состав воды канала мало отличается от такового Келифского водохранилища (Кошкалда, 1960; Коган и Кошкалда, 1968; Канода, 1969). Вода сульфатно-кальциевая; минерализация 330-780 мг/л, pH в пределах 7,3-7,8; содержание углекислоты - 0-28,2 мг/л. Концентрация азота нитритов - 0,001-0,074 мгN/л, нитратного азота - 0,3 мгN/л, аммиачного азота 0,01-0,05 мгN/л (в зимнее время до 0,1-0,12 мгN/л), валового фосфора 0,004-0,07 мгP/л (в отдельных случаях до 0,2 мгP/л), железа - 0-0,34 мгFe/л. Окисляемость воды невысокая - 1-4 мгO/л.

Фитопланктон этого участка Каракумского канала изучали Ш. И. Коган в 1956-1959 гг. (Коган, 1960, 1961, 1964; Коган и Кошкалда, 1968) и Н. Н. Канода в 1962-1963 гг. (Канода, 1967, 1969). Оба автора исследовали в основном верхнюю часть участка в 10 км ниже водохранилища (114-й километр канала). Н. Н. Канода, кроме того, в июле 1962 г. отобрала пробы по всей трассе этого участка до р. Мургаб (386-й километр канала).

Проведенные исследования показали, что фитопланктон Каракумского канала на первых десятках километров почти не отличается от такового озер и далее на протяжении всей первой очереди сохраняет в основном тот же характер, что и в водохранилище. Преобладают зеленые (около 30%) и диатомовые (около 45%), значительную роль играют синезеленые (14-15%), причем среди диатомовых встречается очень много бентосных и перифитонных водорослей. Последнее обусловлено взмучиванием грунтов под действием упоминавшихся выше факторов и интенсивным зарастанием канала макрофитами (табл. 15).

Состав ведущего комплекса фитопланктона в канале очень мало изменяется по сравнению с водохранилищем. Так, в 1961-1963 гг. в оз. Часкак в него входили: Microcystis aeruginosa, Dinobryon divergens Imhof., Melosira granulata, Synedra acus, Pediastrum duplex, Coelastrum reticulatum, Merismopedia opunctata; в канале ниже озер, кроме перечисленных выше (за исключением последней), в качестве доминантов зарегистрированы еще Ceratium hirundinella (O. F. М.) Bergh и Palmellocystis planctonica.

Отмечается некоторое изменение ведущих видов по годам, в основном, как это и предвидел Ш. И. Коган (1960), в сторону увеличения роли диатомовых. Это связано с возрастанием расходов воды по каналу по мере ввода в строй новых участков.

Рис. 24. Распределение фитопланктона в Каракумском канале (I очередь) в июле 1962 г.

(Канода, 1969): 1 - численность (в тыс. кл/л); 2 - прозрачность воды ( в см); 3 - биомасса (в мг/м³).

В количественном отношении фитопланктон Каракумского канала небогат; максимальные показатели отмечались летом и не превышали 1,5 тыс .кл/мл и 0,26(0,33) мг/л. Что касается динамики фитопланктона по длине канала, то для него характерно уменьшение обилия по сравнению с водохранилищем на участке первой очереди, особенно в местах с повышенной мутностью воды (рис. 24). При этом на всем протяжении этого участка отмечается постоянство состава и ведущих форм.

Рис. 24. Распределение фитопланктона в Каракумском канале (I очередь) в июле 1962 г. (Канода, 1969): 1 - численность (в тыс. кл/л); 2 - прозрачность воды ( в см); 3 - биомасса (в мг/м³).

Вертикальному распределению фитопланктона в самотечном Каракумском канале свойственно наличие стратификации в летний период (1,1-1,5 тыс. кл/мл и 0,15-0,26 мг/л на поверхности; 0,6-0,7 тыс. кл/мл и 0,09-0,11 мг/л на глубине 1,5-2 м) и более равномерное распределение осенью (71 кл/мл и 0,039 мг/л на поверхности; 66 кл/мл и 0,034 мг/л на глубине 1,5-2 м).

На участке третьей очереди (536-792 км), как уже указывалось выше, сооружен пионерный канал. Ширина его до 15 м, глубина - 2-3 м, скорость течения воды до 0,5 м/сек. Прозрачность воды невысокая (10-100 см) и отличается значительными колебаниями, что объясняется влиянием работающих выше по каналу землесосов и экскаваторов.

Фитопланктон канала у Ашхабада изучали Ш. И. Коган и В. Е. Язкулиева (1968, 1969) в 1962-1965 гг. По сравнению с первой очередью канала в канале у Ашхабада вода минерализована гораздо сильнее (506-1270 мг/л), причем минерализация воды в течение года имеет тенденцию к возрастанию. В январе вода сульфатногидрокарбонатно-кальциевая, в феврале - хлоридно-кальциевая, в апреле и августе - хлоридно-магниевая, в сентябре - сульфатно-натриевая. Величина pH составляла 6,8-7,4, окисляемость - 0,2-8,2 мг/л. Азота аммиачного, нитратного и нитритного обнаружены следы (Коган и Язкулиева,1968).

Этот участок канала сдан в эксплуатацию в 1962 г. и сначала получал воду из 2-го Тедженского водохранилища, что сказалось на составе его фитопланктона. На первом месте по числу форм стояли зеленые (43%), на втором - диатомовые (38%) и на третьем - синезеленые (15,6%). Ведущий комплекс представлен видами, характерными для этого водохранилища, и прежде всего Binuclearia lauterbornii. В дальнейшем воду стали подавать из лежащих выше участков канала и характер фитопланктона изменился. В 1963 г. диатомовые (33,6%) почти сравнялись с зелеными (35,4%), а в последующие годы вышли на первое место. Увеличилось число сине-зеленых, которое значительно превышает таковое в фитопланктоне первой очереди канала (табл. 15). Большое разнообразие синезеленых на этом участке канала, очевидно, связано с лучшим прогреванием воды в нем (до 28° С), обусловленным небольшими глубиной и скоростью течения воды, высокой температурой воздуха в этом районе.

Фитопланктон третьей очереди канала характеризуется большим количеством случайно попавших в планктон бентосных форм диатомовых и синезеленых, чему благоприятствуют мелководность канала и работа различных механизмов.

Более высокой минерализацией воды в районе Ашхабада, чем на участке первой очереди канала, обусловлено наличие значительного числа солоноватоводных видов водорослей.

В состав доминантов входят в основном типично планктонные водоросли, главным образом из диатомовых и синезеленых, реже из зеленых и пирофитовых, причем в канале на участке третьей очереди ведущий комплекс фитопланктона существенно отличается от такового участка первой очереди. Отмечается увеличение роли диатомовых и уменьшение протококковых. Так, в 1963 г. на участке первой очереди (Канода, 1969) доминировали Synedra acus, Microcystis aeruginosa, Dinobryon divergens, Pediastrum duplex, Melosira granulata, Coelastrum reticulatum; на участке третьей очереди (Коган и Язкулиева, 1968) сохраняли свое значение лишь первые две, к которым присоединялись в качестве ведущих Fragilaria erotonensis, Asterionella formosa, Ankistrodesmus longissimus, Melosira italica, Anabaena sp. Виды рода Dinobryon, характерные для вышележащих участков канала, встречаются на участке третьей очереди, но не являются доминирующими. Ш. И. Коган и В. Е. Язкулиева (1968) предполагают, что этому мешают более высокие минерализация и мутность воды. По этим же причинам в очень незначительном количестве попадается Gomphosphaeria lacustris. Microcystis aeruginosa систематически входит в состав ведущего комплекса фитопланктона канала у Ашхабада летом и иногда осенью. На участке первой очереди в местах с более высокой прозрачностью воды в фитопланктоне также преобладали виды рода Dinobryon, а при более низкой прозрачности - M. aeruginosa.

Основу численности фитопланктона канала у Ашхабада составляют синезеленые и диатомовые водоросли (табл. 16). Показатели обилия невелики. Максимальные численность и биомасса отмечались летом 1963 г. за счет M. aeruginosa - свыше 3 тыс. кл/мл и 0,36 мг/л. В последующие годы они резко снизились и не превышали 334 кл/мл и 0,13 мг/л (рис. 25).

Рис. 25. Численность (А) и биомасса (Б) фитопланктона в Каракумском канале у Ашхабада (по данным Ш. И. Когана и В. Е. Язкулиевой, 1968): 1 - 1963 г., 2 - 1964 г., 3 - 1965 г.

Причиной слабого развития фитопланктона в Каракумском канале, в частности у Ашхабада, являются недостаток биогенных веществ и нередко значительная мутность воды, обусловленная, как уже указыв лось выше, руслоформирующими процессами, заносом песка ветром, работой землеройной техники, судоходством. Недостаток биогенных элементов, лимитирующий развитие фитопланктона в канале, очевидно, связан с небольшим поступлением их из водоисточника и прилегающих территорий, покрытых малоплодородными почвами. Ш. И. Коган и В. Е. Язкулиева (1968) методом гидробиологической производительности экспериментально установили, что слабое количественное развитие фитопланктона в канале в районе Ашхабада связано с недостатком в воде фосфора и железа.

Необходимо указать, что, так как Каракумский канал еще строится, его фитопланктон находится в процессе формирования и в дальнейшем будет претерпевать существенные изменения соответственно изменению режима эксплуатации и других условий.