Краснознаменский и Северо-Крымский каналы (УССР)

Каналы имеют грунтовое ложе, и лишь у гидротехнических сооружений оно облицовано бетоном или щебнем^*. Вначале трасса пролегает по пескам, затем по южным черноземам пылевато-среднесуглинистого состава и по темно-каштановым песчанисто-легкосуглинистым и супесчаным почвам. Содержание гумуса колеблется в пределах 0,5-1,7% (Вернандер и др., 1957). Грунты каналов характеризуются легким механическим составом и сравнительно невысоким содержанием органических веществ: валового углерода - 0,05-0,54 г, азота - 0,001-0,16 г на 100 г сухого грунта, причем значительную часть составляют подвижные (легкогидролизуемые) формы - углерода 11,3-70,6%, азота - 19,1-73,0% валовых.

^* (Морфомегрическую характеристику, данные о прозрачности и химическом составе воды см. на стр. 34.)

Период исследований (1962-1969 гг.) совпал с постепенным вводом каналов в эксплуатацию и характеризовался неравномерным режимом, что отразилось на развитии их фитобентоса. Заполнение головной части трассы началось в 1958 г., и к 1962 г. Краснознаменский канал был введен в эксплуатацию до 132-го километра, а Северо-Крымская ветвь - до 75-го километра (считая от Каховского водохранилища). В 1963 г. завершено строительство Краснознаменской ветви, Северо-Крымская же ветвь заполнена водой летом 1965 г. до 125-го километра, весной 1966 г.- до 220-го километра. Одновременно в 1965 г. начаты работы по расширению общей части трассы канала для пропуска больших расходов воды. Параллельно старой части русла прорыт новый канал. Зимой 1965-1966 гг. осуществлено соединение обеих частей русла у гидротехнических сооружений, а к весне 1967 г. между ними снята продольная перемычка. Вместе с тем на протяжении периода исследований отмечается нарастание скорости течения воды^*.

^* (Сведения о скорости течения воды см. на стр. 35.)

Отсутствие облицовки способствует интенсивной вегетации в этих каналах высшей водной растительности, которая появляется на вновь заполненных водой участках через год-два после некоторой стабилизации грунтов. Затем постепенно заросли уплотняются и занимают большие площади. Вначале они располагаются отдельными пятнами, которые в дальнейшем смыкаются и образуется сплошная или прерывающаяся полоса зарослей вдоль берегов. В распределении высшей водной растительности на откосах отчетливо выражена поясность. Пояс воздушно-водных растений располагается вдоль берега, спускаясь в воду на глубину 0,2-0,4 м. Наибольшего развития в этом поясе достигает тростник обыкновенный; довольно обычны здесь также рогозы узколистный и широколистный. Реже встречаются частуха подорожниковая (Alisma plantago-aquatica L.) и сусак зонтичный (Butomus umbellaius L.). Второй пояс образуют погруженные растения, из них наибольшие площади занимает рдест маленький, довольно часто встречаются рдесты гребенчатый и стеблеобъемлющий. В начальном участке канала в качестве содоминанта в состав зарослей рдеста маленького входит наяда морская. Нижним пределом распространения зарослей высших водных растений в этих каналах обычно является глубина 2,0-2,5 м, изредка

3,5 м. Процесс формирования растительного покрова после 1965 г., ознаменовавшегося увеличением расходов воды в канале, характеризовался сокращением площадей, занятых погруженной растительностью, постепенным вытеснением рогоза из состава зарослей воздушно-водной растительности и продвижением тростника в глубь канала, чему благоприятствует его способность расти на больших глубинах и хорошо выносить условия проточности. В 1969 г. тростниковые заросли занимали господствующее положение.

Благоприятные условия способствуют развитию в данных каналах разнообразной бентосной альгофлоры (табл. 27), в которой ведущую роль играют диатомовые (свыше 41,5% общего числа видов); очень большое значение имеют зеленые (свыше 31,5%), на третьем месте стоят синезеленые (около 19,1%). Среди зеленых наиболее разнообразно представлены протококковые (15,1%) и десмидиевые (12,3%). В разных пунктах Краснознаменского канала в связи с его значительной протяженностью и некоторым различием в грунтах (см. рис. 43), по которым проходит трасса, флористический состав фитобентоса заметно варьирует (особенно зеленых водорослей) и коэффициент общности составляет 58-67% (табл. 23).

Таблица 23. Общность флористического состава фитобентоса разных пунктов Краснознаменского канала

Поступление из Каховского водохранилища обильного фитопланктона и осаждение его на дно обусловливают заметную роль планктонных водорослей в бентосе канала, как в видовом, так иногда и в количественном отношении, хотя обычно преобладают бентосные формы (рис. 35, табл. 24).

Рис. 35. Состав микрофитобентоса в Краснознаменском и Северо-Крымском каналах (А - число форм, Б - численность, В - биомасса). Бентосные водоросли: 1 - синезеленые, 2 - диатомовые, 3 - прочие; 4 - планктонные водоросли

Микрофитобентос рассматриваемых каналов довольно обилен. Максимальные показатели численности достигают 37,8 млн. кл/10 см², биомассы 14,55 мг/10 см²; средние величины составляют 4,35 млн. кл и 2,47 мг/10 см².

Таблица 24. Численность (в млн. кл/ 10 см²) и биомасса (в мг/10 см²) водорослей в микрофитобентосе Краснознаменского и Северо-Крымского каналов

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

Постепенный ввод в эксплуатацию новых участков Краснознаменского и Северо-Крымского каналов обусловил значительные колебания количества бентосных водорослей по годам (рис. 36). На вновь залитых участках фитобентос формируется постепенно и в первые годы его количественное развитие невелико. В свази с окончанием строительства Краснознаменского канала в первую половину периода исследований отмечается нарастание обилия микрофитобентоса. В 1964-1965 гг. средние величины численности и биомассы были несколько выше, чем для всего периода исследований в целом: 6,36 млн. кл и 3,34 мг/10 см² (табл. 24). В эти годы влияние вновь введенных в эксплуатацию участков сказывалось мало и различия между отдельными пунктами канала были не очень значительными, однако они лучше выражены, чем в облицованных каналах. Затем началось заполнение новых участков Северо-Крымского канала и расширение его начальной части, что резко уменьшило видовое разнообразие и обилие бентосных водорослей. В 1966-1969 гг. их численность и биомасса на недавно залитых участках (125-200 км) были значительно ниже, чем в старом русле канала (1-61 км). Особенно резко разница между новыми и старыми участками была выражена в 1966 г., в 1967 г. и в старой части канала развитие бентосных водорослей уменьшилось в связи с земляными работами по расширению русла канала. К 1969 г. сообщества фитобентоса уже несколько стабилизировались и их количественные показатели начали возрастать (рис. 37). Однако они были менее обильны, чем в 1963-1965 гг., что может быть обусловлено значительным увеличением скорости течения воды (рис. 36).

Рис. 36. Годовая динамика обилия летнего микрофитобентоса в Краснознаменном и Северо-Крымском каналах (А - скорость течения воды, Б - ввод в эксплуатацию новых участков, В - численность микрофитобентоса, Г - биомасса микрофитобентоса): а - бентосные водоросли, б - планктонные водоросли

Для сезонной динамики характерно нарастание обилия микрофитобентоса от весны к осени. Особенно беден фитобентос в начале апреля (например, 1969 г.) сразу после подъема уровня воды и заполнения участков, осушенных на зиму. Восстановление сообществ водорослей происходит довольно быстро, и уже во второй половине апреля - мае они достигают интенсивного развития. Максимальное обилие отмечается обычно в конце лета - первой половине осени (рис. 35). Снижение показателей летом 1962 и частично 1963 гг. можно объяснить вводом в строй конечных участков Краснознаменского канала.

Рис. 37. Численность (А) и биомасса (Б) микрофитобентоса в Северо-Крымском канале летом 1966-1969 гг. Бентосные водоросли: 1 - июль 1966 г., 2 - июль 1967 г., 3 - июль 1968 г.; 4 - планктонные водоросли

Ведущая роль в фитобентосе Краснознаменского и Северо-Крымского каналов принадлежит диатомовым и сине-зеленым водорослям, причем Grun., Cymatopleura solea, виды рода Surirella и др. (табл. 31). Из планктонных представителей этих отделов нередко в большом количестве встречаются на дне Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, реже Oscillatoria planctonica, Melosira granulata.

Обращает на себя внимание значительное развитие в бентосе данных каналов микроскопических форм зеленых водорослей, в частности протококковых и десмидиевых (Pediastrum boryanum Coelastrum sphaericum, Scenedesmus quadricauda, Closterium monili ferum (Bory). Ehr., C. pusillum Hantzsch, C. acerosum Cosmarium granatum, Docidium baculum Breb. и др.). Протококковые свойственны в основном первым километрам канала, где их- численность достигала 4,0 млн. кл/10 см², правда, увеличение их количества иногда отмечалось также на 103-132-м километре (до 5,3 млн. кл/10 см²). Причем с 1966 г. наблюдается тенденция к сокращению их вегетации в головном участке, что, очевидно, связано с увеличением скорости течения воды. Десмидиевые, напротив, наиболее интенсивно развивались в конечных участках Краснознаменского канала, причем максимум их вегетации наблюдался через один-полтора года после заполнения нового участка водой. Так, в 1962 г. он отмечался на 103-110-м километре (до 120 тыс. кл/10 см²), а в 1963 г. - на 132-148-м километре (до 490 тыс. кл/10 см²), в 1964 г. - на 132-161-м километре (до 60 тыс. кл/10 см²). Очевидно, наиболее благоприятные условия для их развития в этом канале возникали на вновь вскрытых грунтах после некоторой их стабилизации при очень слабой проточности или даже застойности, свойственной тупиковым конечным участкам в первые годы эксплуатации канала. В дальнейшем численность десмидиевых здесь падала; они встречались в небольшом количестве, и распределение их по трассе канала стало более равномерным. Представители других водорослей (эвгленовые, желтозеленые, золотистые, пирофитовые) встречаются в очень небольшом количестве.

Вертикальному распределению бентосных водорослей в данных каналах свойственно не очень резкое убывание с глубиной, и даже на глубине 2-2,5 м их обилие остается довольно высоким, что объясняется значительной прозрачностью воды, пологими откосами и не очень быстрым течением, обеспечивающим относительную стабильность грунтов. Как правило, максимальные показатели наблюдаются на? глубине 0,5-1 м (рис. 38). На развитии фитобентоса у уреза воды отрицательно сказываются частые колебания уровня.

Рис. 38. Вертикальное распределение микрофитобентоса в Краснознаменском канале (А - численность, Б - биомасса): 1 - бентосные водоросли, 2 - планктонные водоросли

Исследование распределения водорослей в толще грунта показало, что их обилие быстро убывает с глубиной (рис. 39). Максимальное количество находится обычно в верхнем слое (0-0,5 см). До 2,5 см они представлены довольно разнообразно - отмечаются синезеленые, диатомовые, зеленые; глубже встречены лишь диатомовые, и те - в небольшом количестве.

Рис. 39. Распределение водорослей в толще грунта (слои 0-0,5 см, 0,5-1,5 см, 1,5-2,5 см и глубже 2,5 см) в Краснознаменном канале (июль 1965 г.). А - число видов, Б - численность, В - биомасса. Глубина воды: 1-0,2 м, 2-0,5 м, 3-1,0 м

Зеленые нитчатые водоросли в Краснознаменском и Северо-Крымском каналах приурочены в основном к прибрежной полосе, подверженной зарастанию. Иногда они развиваются прямо на грунте, но чаще на высших водных растениях, являющихся благоприятным субстратом. Бетонированные и щебеночные покрытия, имеющиеся на канале у гидротехнических сооружений, обрастают не очень интенсивно. Наибольшего развития зеленые нитчатки достигают в сильно зарастающих небольших каналах хозяйственной сети. Распределение нитчаток по трассе каналов неравномерное, могут наблюдаться локальные их скопления. В недавно введенных в эксплуатацию участках преобладают свободно плавающие формы, большей частью занесенные течением с вышележащих участков. Ведущую роль в этих каналах играет Cladophora fracta. Как обычно, на нитях и между нитями ее обильно развивается микроскопическая альгофлора, представленная диатомовыми, синезелеными и другими водорослями. Часто встречаются также Enteromorpha intestinalis, Oedogoniufn sp., виды рода Spirogyra. Последняя наиболее характерна для конечных тупиковых участков, особенно в весенний период, причем нередко нити; разделяются на двух-трехклеточные фрагменты и в значительном количестве находятся в толще воды.

Сырой вес зеленых нитчаток колебался в пределах 150-1200 г/м², сухой - 50-400 г/м²; разовый запас составлял 15-75 т. В июле 1969 г. в Северо-Крымском канале зеленые нитчатки встречались главным образом на высших растениях, образуя в среднем около 200 г/м² (в сыром весе). Их разовый запас составлял всего 6,5 т, а фитомасса высших водных растений достигала 780,7 т. Основная масса последних приходилась на полупогруженную растительность - 723,0 т; погруженные растения давали 57,6 т.