Канал Днепр - Кривой Рог (УССР)

Канал имеет полигональное сечение с заложением откосов 1 : 4 на высоте 2,5 м от дна и 1 : 2 на остальной высоте^*. Построен с применением ленточного крепления откосов щебнем. Откосы облицованы от верха до глубины 0,5 м ниже максимального уровня воды; остальная часть откосов не облицована. У гидротехнических сооружений по всему периметру канала применены железобетонные плиты. Бетон и щебень в значительной мере заилены, чему способствует неполная облицовка ложа.

^* (Морфометрическую характеристику канала и химический состав воды см. на стр. 45.)

Для района, по которому проходит трасса канала, характерны тяжелые глинистые лессы. Почвенный покров представлен типичными обыкновенными среднегумусными и малогумусными черноземами с содержанием гумуса до 6,8-7,5% (Вернандер и др., 1957). Донные отложения содержат значительное количество органического вещества: валового углерода 0,17-3,89 г, валового азота 0,04-0,58 г на 100 г сухого грунта, подвижного (легкогидролизуемого) углерода 11,0-28,0% валового, подвижного азота - 20,0-44,0%.

Канал отличается неравномерной работой. В 1963 г. в периоды весеннего и осеннего обследований насосные станции на канале не работали и он был заполнен стоячей водой. Весной 1962 г. и летом 1962 и 1963 гг. скорость течения воды в нем достигала 0,20-0,36 м/сек. Прозрачность воды колеблется в широких пределах (0-2,5 ж) и в значительной мере зависит от обилия фитопланктона.

Частичная облицовка откосов и отложение на щебне грунтовых наносов способствует значительному зарастанию канала. В отличие от канала Сев. Донец - Донбасс, высшая водная растительность в канале Днепр - Кривой Рог появилась сразу и достигла интенсивного развития уже к третьему году эксплуатации. В дальнейшем зарастание прогрессировало и заросли высших водных растений в канале занимают значительные площади. Они располагаются на необлицованной щебнем нижней части откосов, а также на покрытой грунтовыми наносами облицованной части. Оптимальная глубина распространения зарослей в канале от 0,5 до 1,5-2,0 м. Растения легко вымываются из грунта и потоком воды уносятся к гидротехническим сооружениям, скапливаются там и создают большие затруднения в эксплуатации канала. Господствующее положение, как и в канале Сев. Донец - Донбасс, принадлежит сообществам погруженной высшей водной растительности, в первую очередь рдестам маленькому и гребенчатому, в меньшей мере стеблеобъемлющему и курчавому. Заросли воздушно-водной растительности развиты в канале слабо в связи с облицовкой верхней части откосов щебнем и отсутствием грунтовых наносов в зоне колебания уровня воды. Отдельные куртины тростника обыкновенного появились уже в первые годы эксплуатации канала, но значительного распространения не получили. Наибольшего развития он достиг лишь в начальном участке канала. Здесь же в дальнейшем начал расселяться также рогоз узколистный.

В силу благоприятных условий водоросли в донных биоценозах канала Днепр - Кривой Рог вегетируют интенсивно и достигают большого видового разнообразия. Их флористический состав характеризуется доминированием диатомовых, на долю которых приходится свыше половины видов (53,4%) (табл. 27). Значительную роль играют синезеленые, разнообразие которых имеет тенденцию повышаться летом, и зеленые (24,3%), из которых половина приходится на долю протококковых (12,2%). Зеленые лучше представлены на твердых субстратах (бетон и щебень), чем на грунте. Спорадически попадаются эвгленовые, пирофитовые и желтозеленые.

Группировки водорослей на различных облицовках (щебне и бетоне) и в разных пунктах канала характеризуются довольно высокой флористической общностью. Различия же между группировками, формирующимися на твердых субстратах и грунте, более существенны (табл. 21).

Таблица 21. Общность флористического состава фитобентоса канала Днепр - Кривой Рог

В видовом составе фитобентоса канала преобладают в большинстве случаев бентосные формы (рис. 32). Однако обильное развитие фитопланктона и оседание его на дно обусловливают значительную роль в фитобентосных группировках этого канала планктонных водорослей (до 30% форм).

Рис. 32. Состав микрофитобентоса в канале Днепр - Кривой Рог (А - число форм, Б - численность, В - биомасса). Бектосные водоросли: 1 - синезеленые, 2 - диатомовые, 3 - прочие; 4 - планктонные водоросли

Фитобентос канала Днепр - Кривой Рог характеризуется высоким обилием. Ведущая роль в этом отношении принадлежит в основном зеленым нитчатым, диатомовым и синезеленым водорослям.

Представители последних двух отделов доминируют в микро-фитобентосных группировках на откосах и дне канала, причем, как правило, синезеленые играют ведущую роль по численности, а диатомовые по биомассе; роль остальных водорослей (эвгленовые, зеленые, желтозеленые, пирофитовые) незначительна (рис. 32). В некоторые периоды наблюдается интенсивное развитие бентосных синезеленых и диатомовых. На откосах и на дне по всей трассе канала образуются толстые (до 1 см) пленки, которые отделяются от субстрата и в виде лепешек плывут по поверхности воды. Биомасса микрофитобентоса в отдельных пробах достигала 30 мг/10 см², численность - 55 млн. кл/10 см².

Вследствие "цветения" воды, свойственного этому каналу, и переработки поступающего из водоисточника обильного фитопланктона, на дне нередко в большом количестве встречаются планктонные водоросли (табл. 22, рис. 32). Высокое обилие фитопланктона в значительной мере отрицательно сказывается на вегетации бентосных водорослей, особенно в периоды остановок насосных станций и отсутствия в канале течения (рис. 33). Происходит это в результате ухудшения условий освещения, так как высокое содержание планктона резко снижает прозрачность воды, а также вследствие массового оседания планктонных водорослей на откосах канала, что мешает развитию бентосных водорослей. Кроме того, не исключена конкуренция в поглощении биогенных веществ между водорослями различных биоценозов. Такая картина наблюдалась в 1963 г. и в основном обусловила более низкие показатели численности и биомассы микрофитобентоса, по сравнению с каналом Сев. Донец - Донбасс (табл. 32).

Таблица 22. Численность (в млн. кл/10 см²) и биомасса (в мг/10 см²) водорослей в микрофитобентосе канала Днепр - Кривой Рог (1962-1963 гг.)

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

Интенсивное развитие микрофитобентоса происходит в течение всего вегетационного периода. Однако имеется тенденция к нарастанию численности от весны к лету, а биомасса, напротив, в летний период снижается (рис. 32). Причиной этого является нередко отмечающееся некоторое сезонное изменение состава фитобентоса: возрастание летом роли синезеленых и снижение роли диатомовых.

Рис. 33. Численность водорослей на щебне, прозрачность воды и численность фитопланктона в канале Днепр - Кривой Рог в мае 1963 г.: 1 - прозрачность воды, 2 - численность фитопланктона; а - бентосные водоросли, б - планктонные водоросли

Вертикальное распределение бентосных водорослей характеризуется в большинстве случаев приуроченностью максимальных показателей к глубине 0,5-1,0 м (рис. 34). Глубже численность и биомасса микрофитобентоса в большинстве случаев постепенно снижаются. У уреза воды отрицательное воздействие на развитие водорослей нередко оказывает постоянное колебание уровня воды в канале.

Рис. 34. Вертикальное распределение микрофитобентоса в канале Днепр-Кривой Рог (А - численность, Б - биомасса): а - на щебне, б - на бетоне; 1 - бентосные водоросли, 2 - планктонные водоросли

В состав доминирующих комплексов микрофитобентоса канала входят почти исключительно представители синезеленых и диатомовых: Oscillatoria ucrainica Vladimir., O. geminata, виды рода Schizothrix, Navicula cryptocephala, Nitzschia dissipata, N. palea, N. vermicularis, Gyrosigma acuminatum (Kuet z.) Rabenh., Cymbella ventricosa Kuetz., Amphora ovalis, Cymatopleura solea, C. elliptica (Breb.) W. Sm., Cocconeis pediculus, Rhoicosphenia curvata, Melosira varians, Surirella ovata и др. (табл. 31). В связи с указанными выше особенностями канала нередко летом и ранней осенью на дне в массе встречаются планктонные синезеленые Aphanizomenon flos-aquae и Microcystis aeruginosa, реже планктонные представители диатомовых - Melosira granulata, Stephanodi scu s han tzschii. Микроскопические формы зеленых, как правило, встречаются в небольшом количестве, за исключением вольвоксовых (Eudorina elegans, Pandorina morum) в периоды отсутствия течения воды, когда они дают массовую вспышку в планктоне. Изредка попадаются десмидиевые (Closterium jenneri Ralfs, Cosmarium granatum, C. margaritiferum Menegh. и др.) и протококковые, из которых чаще других встречаются Scenedesmus quadricauda, Pediastrum boryanum, P. duplex, Coelastrum microporum, Siderocelis ornata Fott.

Из остальных водорослей обращают на себя внимание эвгленовые и пирофитовые, представители которых встречаются нередко, но, как правило, в незначительном количестве.

Аналогично каналу Сев. Донец - Донбасс, в канале Днепр - Кривой Рог фактор заиления играет большую роль в процессах формирования биоценозов, обитающих на откосах. Поэтому перифитонные и бентосные формы развиваются здесь совместно и разница между группировками обрастаний и собственно бентоса в значительной мере сглаживается. Однако она все же имеет место, о чем свидетельствуют особенности доминирующих комплексов на грунте и облицовках. Так, для первого более характерны из синезеленых Oscillatoria ucrainica и крупные диатомовые (виды родов Gyrosigma, Surirella, Cymatopleura solea, C. elliptica). На твердых субстратах чаще доминируют из синезеленых виды рода Schizothrix, а из диатомовых Navicula cryptocephala, Nitzschia dissipata, N. palea, N. fonticola Grun., Cymbella ventricosa, Cocconeis pediculus, Rhoicosphenia curvata, Melosira varians (табл. 31). Как и в канале Сев. Донец - Донбасс, виды рода Gyrosigma, Nitzschia vermicularis, N. sigmoidea чаще встречаются на бетоне, виды родов Cymbella, Gomphonema - на щебне.

Очень большая роль в канале принадлежит зеленым нитчатым водорослям, постоянными представителями которых являются виды родов Cladophora (C. fracta, C. glomerata) и Spirogyra. Реже встречаются Stigeoclonium tenue, Hormidium rivulare, Oedogonium sp., Enteromorpha intestinalis. Спорадически обильного развития достигает Hydrodictyon reticulatum (L.) Lagerh., особенно в периоды отсутствия течения воды. На зеленых нитчатках, особенно кладофоре, обычно в массе развиваются эпифитные диатомовые (Cocconeis pediculus, Rhoicosphenia curvata и др.) и синезеленые (Lyngbya kuetzingii f. ucrainica), которые нередко сплошь покрывают поверхность талломов. Кроме того, диатомовые в большом количестве встречаются между нитями зеленых водорослей.

Зеленые нитчатые водоросли начинают вегетировать весной и в июне-июле составляют основу биомассы обрастаний, образующихся на откосах канала. Их скопления, нередко вместе с рдестами, покрывают откосы до глубины 1,5-2,5 м, а также плавают на поверхности воды, собираясь у сорозадерживающих решеток. Сырой вес водорослей достигает 1,8 кг/м², воздушно-сухой - 0,25 кг/м².