Выводы

1. Фитопланктон подавляющего большинства водоснабжающих, судоходных и других каналов формируется на основе фитопланктона водоисточника и является зависимым от него. Дренажным каналам и каналам родникового питания свойственно самостоятельное постепенное формирование фитопланктона. Он небогат и представлен в основном факультативно планктонными и бентосными водорослями; по длине этих каналов число истинно планктонных элементов возрастает.

2. В каналах, питающихся водами горных рек, а также расположенных в горах и предгорьях водохранилищ на этих реках, фитопланктон беден или практически отсутствует. В каналах, берущих начало из водохранилищ, сооруженных на горных реках по выходе их на равнину, планктонные водоросли представлены довольно разнообразно, но значительных количественных показателей не достигают. Максимальное обилие фитопланктона свойственно каналам, берущим начало из равнинных рек и водохранилищ на них. Для фитопланктона каналов, питающихся из равнинных рек и русловых водохранилищ, характерно доминирование зеленых и диатомовых водорослей. В каналах, вытекающих из озерных водохранилищ, к ним присоединяются синезеленые.

3. В каналах происходит более или менее существенное изменение фитопланктона, вносимого из водоисточников, как в результате выпадения или, напротив, интенсификации развития планктонных водорослей, так и за счет попадания компонентов бентосных сообществ. Наибольшие изменения он, естественно, претерпевает в водотоках, сильно отличающихся гидрологическим режимом и другими условиями от водоисточников, в частности в каналах, вытекающих из водохранилищ, а также характеризующихся большой скоростью течения воды.

Основными факторами, обусловливающими динамику состава и обилия фитопланктона в каналах, являются скорость течения воды, работа гидротехнических сооружений, состав поступающего из водоисточника планктона, прозрачность воды, наличие биогенных веществ, метеорологические условия, степень развития фитобентоса и высшей водной растительности.

4. Менее всего изменяется по длине каналов роль отдельных групп водорослей в флористическом составе и обилии фитопланктона: в общем ведущее значение обычно принадлежит тем же систематическим группам, что и в поступающем фитопланктоне.

Видовой состав более существенно изменяется в каналах, водоисточниками которых являются водохранилища. Коэффициент флористической общности фитопланктона водоисточника и канала снижается по длине последнего.

Состав доминирующих комплексов фитопланктона в каналах стабильнее, чем общее видовое разнообразие.

5. Динамика обилия фитопланктона зависит в основном от его состава и режима эксплуатации каналов. В водоснабжающих каналах условия для развития фитопланктона наименее благоприятны летом: максимальный расход воды, сопровождающийся повышенной скоростью течения и мутностью, как правило, вызывает снижение обилия фитопланктона, поступающего из водоисточника. Весеннему фитопланктону, вегетирующему в условиях меньшей проточности, обычно свойственно сохранение или повышение уровня обилия по длине каналов. Такой характер динамики фитопланктона обусловлен также тем, что доминирующие весной диатомовые в общем более реофильны и лучше развиваются в каналах, чем большинство синезеленых и зеленых водорослей, составляющих основу летнего фитопланктона. Замедление течения воды на отдельных участках каналов способствует локальным вспышкам развития фитопланктона.

В судоходных каналах, характеризующихся небольшой проточностью и возникновением обратных течений, распределение фитопланктона довольно равномерное.

6. Несмотря на изменения (иногда весьма существенные), которые претерпевает в каналах фитопланктон, поступивший из водоисточников, в равнинных искусственных водотоках он сохраняет в большинстве случаев характерные для него особенности структуры. Весьма стабилен также состав его ведущего комплекса.

Лишь в каналах, имеющих очень большую протяженность (несколько сот километров) или слабую проточность, а также в каналах с несколькими водоисточниками по трассе может происходить смена фитопланктонных группировок и возникает обособленность отдельных участков по составу фитопланктона. В каналах с очень большой скоростью течения и мутностью воды (например, горных) вносимые из водоисточников водоросли гибнут, а в конечных участках с замедленным течением формируются новые группировки.

7. Донные сообщества водорослей как равнинных, так и горных каналов характеризуются значительным видовым разнообразием. Ведущая роль принадлежит диатомовым, зеленым и синезеленым водорослям. Для формирования видового состава фитобентоса определяющее значение имеет поступление водорослей из водоисточника и специфика самих водотоков; обилие и структура фитобентоса зависят в основном от особенностей каналов (в частности, характера их ложа, гидрологического режима, географического положения).

8. Интенсивно вегетируют зеленые нитчатые водоросли и микрофитобентос, которые образуют максимальную биомассу в каналах, облицованных твердыми покрытиями, а также в застойных и слабо проточных участках необлицованных каналов. При образовании многослойных водорослевых пленок им свойственно периодическое отделение от субстрата, всплывание и формирование вновь. Продолжительность периодов обновления зависит от интенсивности развития бентосных водорослей, обусловленной, в частности, метеорологическими факторами, а также гидрологическим режимом канала.

9. Зеленые нитчатые водоросли представлены в основном видами родов Cladophora, Spirogyra, Enteromorpha, Ulothrix, Oedogonium. Ведущие комплексы микрофитобентоса состоят главным образом из синезеленых и диатомовых водорослей и имеют вполне определенные особенности в облицованных и необлицованных каналах. В первых отмечается интенсивная вегетация из синезеленых видов рода Schizothrix и более частое доминирование видов рода Phormidium, а во вторых Oscillatoria. Из диатомовых обращает на себя внимание преобладание на грунте видов рода Cymatopleura и Surirella, а на облицовках Nitzschia и Navicula.

10. Распределение фитобентоса по трассе каналов характеризуется неравномерностью. Значительные колебания обилия обусловлены свойственной бентосу мозаичностью распределения, периодичностью развития гидрологического режима, локальными условиями отдельных участков, что играет большую роль в необлицованных, чем в облицованных каналах. В новых участках каналов, а также весной в оросительных системах, осушаемых на зиму, происходит новообразование фитобентосных группировок, сопровождающееся постепенным увеличением их видового разнообразия и биомассы.

11. Распределению фитобентоса по откосу канала в общем свойственно сокращение обилия с увеличением глубины воды, однако эта закономерность в каналах очень часто нарушается в результате колебаний уровня воды, всплывания водорослевых пленок и др. Максимальное количество водорослей развивается в верхнем слое грунта на глубине 0-0,5 см. В грунтах легкого механического состава водоросли проникают глубже, чем тяжелого.

12. В сезонном аспекте максимум развития донных водорослей отмечается обычно летом. Но в каналах, в которых летом условия для вегетации фитобентоса неблагоприятны (большие скорость течения и мутность воды, размывание ложа), его обилие достигает максимальных показателей осенью-зимой с увеличением прозрачности воды.

13. Основными факторами, определяющими развитие фитобентоса, являются прежде всего характер ложа и прозрачность воды, а также режим эксплуатации (скорость течения, колебание уровня, периодическое осушение), наличие биогенных веществ, температура воды.

Наличие в каналах твердых субстратов (облицовок, высших водных растений) способствует обильной вегетации донных водорослей" Влияние течения воды зависит от стабильности субстрата и морфологических особенностей водорослей, обеспечивающих их прикрепление к субстрату. Умеренное течение воды благоприятствует развитию зеленых нитчатых водорослей, тогда как быстрое течение для них неблагоприятно. Микрофитообрастания менее чувствительны к течению. Отношение к скорости течения воды сообществ водорослей необлицованного ложа зависит от стабильности его грунтов.

Для развития бентосных водорослей имеет значение также обилие фитопланктона, особенно при массовом осаждении планктонных водорослей на дно, что нередко происходит в каналах, берущих начало из водохранилищ на равнинных реках.

14. Водоросли в каналах играют большую и разностороннюю роль, которая зависит как от их состава и обилия, так и от назначения искусственных водотоков. В мелиоративных и судоходных каналах вызывает существенные помехи обильное развитие макроскопических форм водорослей, участвующих в их зарастании и снижении пропускной способности. В водоснабжающих каналах, кроме того, большое значение имеет вегетация фитопланктона и микрофитобентоса, так как водоросли принимают участие в формировании качества воды. В оросительных каналах высокое обилие водорослей и вынос их на поля, как правило, весьма желательно, так как способствует повышению плодородия почв. В водопроводных каналах умеренное развитие водорослей, являющихся активными агентами самоочищения, играет положительную роль, тогда как их массовая вегетация сплошь и рядом приводит к самозагрязнению, ухудшению качества воды и причиняет серьезные помехи в водоснабжении.

15. Каналы - искусственные водотоки с регулируемым режимом, в большинстве случаев создаваемые заново. Характер сообществ водорослей, направленность процессов самоочищения и самозагрязнения предопределяются при проектировании и зависят от конструкции и режима эксплуатации каналов, что создает реальную возможность регулирования качества воды в них. Осуществление мероприятий по регулированию содержания водорослей на уже действующих каналах встречает большие трудности в связи с необходимостью их реконструкции. Поэтому особое значение приобретает прогнозирование характера фитопланктона и фитобентоса в проектируемых водотоках с тем, чтобы уже в процессе строительства принять меры к ограничению альгологических помех. Решающее значение в этом отношении имеет выбор рациональных вариантов сооружения каналов.

16. При прогнозировании состава и обилия фитопланктона в каналах необходимо исходить из характера фитопланктона, развивающегося в их водоисточниках и вносимого в каналы, а также сложного, многообразного комплекса факторов, определяющих особенности каналов: гидрологического режима, прозрачности и температуры воды, наличия биогенных веществ, гидротехнических сооружений, морфометрии, соотношения площади откосов и протекающей водной массы, состава и степени развития бентосных водорослей, наличия промежуточных водохранилищ. Для прогнозирования фитобентоса в каналах следует учитывать прежде всего характер ложа, прозрачность и скорость течения воды, а также наличие биогенных веществ, колебание уровня и температуры воды, возможность развития высшей водной растительности, размеры привнося планктонных водорослей из водоисточников и их оседания на дно в канале.

17. Разработка путей регулирования состава и обилия водорослей в каналах должна основываться на закономерностях формирования и динамики фитопланктона и фитобентоса в этих искусственных водотоках. Основными путями регулирования фитопланктона и фитобентоса и их влияния на эксплуатацию и качество воды в каналах являются гидрологический режим (прежде всего скорость течения воды) и характер ложа, а также правильный выбор водоисточника.

18. В водопроводных каналах, берущих начало из равнинных рек и водохранилищ на них, которые систематически подвержены возникновению альгологических помех, необходимо принимать меры к снижению обилия водорослей. Местоположение и конструкция водозабора в такие каналы должны ограничивать поступление фитопланктона из водоисточника. Необходимо принимать меры по уменьшению продукции планктонных водорослей в самих каналах. Скорость течения воды должна быть значительной (минимальная не ниже 0,4-0,5 м/сек).

Ограничение обилия фитобентоса должно идти по пути создания условий для продуцирования меньшей биомассы и по пути изъятия органического вещества из канала. С этой точки зрения целесообразно строительство каналов с грунтовым ложем, так как в них обычно процессы самоочищения превалируют над загрязнением. Однако необлицованные каналы подвержены зарастанию, что делает необходимым проведение мероприятий по его ограничению. При необходимости применения облицовки должен использоваться бетон и предусматриваться регулярное удаление водорослей с откосов, поскольку в облицованных каналах, как правило, разлагается лишь часть внесенных и продуцированных органических веществ и происходит их накопление, что приводит к самозагрязнению. Щебеночная облицовка совершенно непригодна, так как на щебне образуется огромная биомасса водорослей, а механизированная очистка практически невозможна. Применение твердых покрытий можно рекомендовать в каналах с большой скоростью течения (свыше 1 м/сек), а также мутностью воды, ограничивающими вегетацию бентоса. Необходимо иметь в виду, что большие размеры каналов и значительные расходы воды уменьшают влияние бентосных водорослей на ее качество.

19. Для борьбы с зарастанием водоснабжающих каналов целесообразно использование механических и биологических методов, в частности вселение растительноядных рыб (белого амура), последних особенно в каналах с высокой самоочистительной способностью или же не поддающихся механизированной очистке. Химические препараты могут найти применение для борьбы с водорослями в осушительных и небольших оросительных каналах, однако должны быть приняты меры предосторожности против выноса пестицидов на поля и в прилегающие водоемы. В водопроводных каналах использование альгицидов нежелательно и должно быть крайне ограниченным. Могут эпизодически применяться лишь неорганические препараты, например медный купорос; использование органических соединений не рекомендуется.

20. На водопроводных станциях, получающих воду из равнинных каналов, должна предусматриваться в некоторые периоды необходимость очистки воды с обильным фитопланктоном. Эффективными являются применение микросит, предварительное хлорирование, использование повышенных доз коагулянтов, предварительная подготовка фильтров перед "цветением" воды в канале и другие мероприятия. Для устранения неприятных запахов и привкусов воды используется активированный уголь; хороший эффект дает озонирование. При слабой ароматичности водорослей неприятный запах удается подавить перехлорированием. При возникновении в воде рыбного запаха, продуцируемого диатомовыми, можно рекомендовать исключение усиливающего запах предварительного хлорирования и применение повышенных доз коагулянта, чтобы максимально осадить водоросли в отстойниках до хлорирования.

Большое значение имеют также мероприятия, направленные на устранение факторов, способствующих повышению степени ароматичности водорослей. В частности, для предотвращения рыбного запаха существенную роль играет ограничение поступления в водоисточники каналов и сами каналы промышленных и бытовых стоков и снижение концентрации азотсодержащих веществ в воде.

21. В различных каналах в зависимости от водоисточника, а также от особенностей строения и режима эксплуатации самих искусственных водотоков формирование и развитие фитопланктона и фитобентоса характеризуется своей спецификой. Различна также их роль в эксплуатации каналов и формировании качества воды. Поэтому мероприятия по регулированию фитопланктона и фитобентоса должны быть разработаны в каждом конкретном случае, исходя из назначения канала, роли и обилия водорослей в нем.

22. Закономерности формирования и динамики фитопланктона и фитобентоса в каналах являются основой для типизации искусственных водотоков. По отношению к фитопланктону каналы подразделяются на два типа: 1) водоснабжающие и судоходные каналы, берущие начало из рек и водохранилищ, с зависимым фитопланктоном, 2) дренажные каналы и каналы родникового питания с самостоятельным формированием фитопланктона. В первом типе различаем пять групп - каналы, берущие начало: 1) из горных рек, 2) водохранилищ на горных реках в горах и предгорьях, 3) водохранилищ на горных реках по выходе их на равнину, 4) равнинных рек и 5) водохранилищ на равнинных реках. Третью группу можно разделить на две подгруппы - каналы, берущие начало из русловых и озерных водохранилищ. Каналам второго типа, а также первой и второй групп первого типа свойственен очень бедный фитопланктон. В каналах третьей группы фитопланктон разнообразный, но численность и биомасса низкие, причем в первой подгруппе доминируют диатомовые и зеленые, а во второй - диатомовые, синезеленые и зеленые водоросли. Каналы четвертой и пятой групп характеризуются очень разнообразным и обильным фитопланктоном с доминированием диатомовых и зеленых в каналах речного питания и синезеленых и диатомовых (реже зеленых) в каналах водохранилищного питания.

По отношению к фитобентосу каналы разделяем на два основных типа: необлицованные с грунтовым ложем, обусловливающим малую стабильность субстрата, и облицованные, характеризующиеся наличием твердых субстратов. Однако среди необлицованных каналов необходимо различать два подтипа - незарастающие и зарастающие (во вторых появляются твердые субстраты в виде высших водных растений), а среди облицованных - незаиленные и заиленные (в последних появляется подвижный субстрат в виде иловых отложений). Эти два типа разделяются каждый на три группы в зависимости от скорости течения воды. В облицованных и необлицованных каналах со слабой проточностью фитобентос обильный и представлен диатомовыми, сине-зелеными и зелеными нитчатыми водорослями, развивающимися на твердых субстратах и грунте. При умеренном течении воды (0,2-0,6 м/сек в средней части) фитобентос в необлицованных каналах умеренный, вегетируют микро- и макроскопические водоросли, последние в основном на твердых субстратах; в облицованных - очень обильный. При сильном течении воды в необлицованных каналах фитобентос очень бедный; в облицованных - хорошо развит и представлен в основном микроскопическими формами, прижатыми к субстрату.