2.1.2. Процессы и компоненты природных вод

Биотические сообщества рек. Население рек не всегда характеризуется значительным видовым разнообразием. Из отдельных экологических группировок значительного числа в реках достигает перифитон, планктон, бентос и нектон, а нейстон и плейстон вследствие турбулентного движения воды могут отсутствовать.

Планктон рек, или реопланктон, характеризуется гетерогенностью происхождения, так как образуется за счет автохтонных и аллохтонных элементов. Аллохтонный планктон, заносимый в реку поверхностными водами, попадая в новые условия, изменяется. Становление специфики речного планктона начинается с момента неодинакового выноса форм, в разной степени противостоящих сносу. По этой причине фитопланктон выносится в реки сильнее, чем зоопланктон, а в последнем коловратки как менее активные пловцы представлены относительно богаче, чем ракообразные. В дальнейшем среди организмов реозоопланктона в более благоприятных условиях оказываются коловратки и ветвистоусые рачки, способные размножаться партеногенетически и потому не нуждающиеся в обеспечении встречи особей разного пола. Ветвистоусые рачки менее приспособлены к существованию в речных условиях. Минеральная взвесь засоряет их отцеживающий аппарат, а также, попадая в кишечник, ухудшает возможности питания и плавания животных.

Видовое разнообразие реопланктона обычно возрастает с продвижением от истоков к устью реки. Короткие реки могут быть практически лишены фито- и зоопланктона и в толще воды присутствует только бактериопланктон. Численность бактерий в речной воде претерпевает значительные сезонные изменения, обнаруживая максимум во время пика паводка. Заметное повышение численности бактерий прослеживается в реках ниже очагов загрязнения органическими веществами.

Среди планктонных водорослей в реках средней полосы наибольшее значение имеют диатомовые, далее следуют зеленые, сине-зеленые и очень немногочисленны виды бурых и красных. В холодное время года особенно много диатомовых водорослей, а с наступлением лета ведущая роль часто переходит к зеленым. Из отдельных форм наибольшее значение в фитопланктоне рек имеют диатомовые Melostra, Asterionella и Cyclotella, зеленые Closterium, Реdiastrim и Scenedesmus, сине-зеленые Microcystis, Aрhanizomenon и Anabaena.

Среди планктонных животных в наших реках наиболее многочисленны инфузории, особенно виды родов Tintinnidium и Tintinnoрsis. Очень разнообразны и обильны по численности бесцветные жгутиконосцы. Весьма многочисленны в толще воды коловратки, особенно Eeratella, Asрlanchna и Bracbionus, ветвистоусые рачки, в частности Daрhnia, Bosmina, Ceriodaрhnia, и веслоногие, из которых чаще других встречаются Cycloрs, Diaрtomus и Mesocycloрs.

Вследствие поступательного и турбулентного характера движения воды планктон в реках распределяется обычно довольно равномерно как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.

Количество планктона в реках сильно меняется на протяжении года, падая до минимума зимой и во время половодья вследствие разбавления талыми водами, почти не содержащими каких-либо организмов, за исключением бактерий. С весны к лету количество планктона вследствие размножения возрастает, испытывая вместе с тем заметные колебания при изменениях уровня воды. Когда уровень понижается, вода из придаточных водоемов, богатых планктоном, поступает в русло реки, и реопланктон становится обильнее. Во время поднятий уровня вследствие притока дождевых вод или усиления таяния снегов зоопланктон количественно обедняется. После летнего максимума численность планктонных организмов начинает снижаться, что в первую очередь связано с переходом многих гидробионтов к существованию в форме покоящихся на дне стадий. Планктонты, ведущие активную жизнь в течение всего года, осенью становятся малочисленнее, так как условия их питания ухудшаются, и соответственно падает темп размножения.

С продвижением вниз по течению реки население пелагиали закономерно трансформируется. Соответственно падению скорости течения и осветлению воды фитопланктон равнинных рек обогащается, количество образуемой им первопищи увеличивается. Среди животных ракообразные начинают все более доминировать над коловратками. Степень утилизации животными продуцируемого автотрофами органического вещества далека от максимальной, поэтому значительное количество водорослей и продуктов их распада поступает на дно. Обогащение грунта органическим веществом создает благоприятные трофические условия для существования грунтоедов и детритофагов.

Бентос рек преимущественно представлен животными. Донные растения довольно обильны в реках с прозрачной водой. Образование прибрежных зарослей тормозится размыванием берегов, а также колебаниями уровня, вследствие которых растения часто оказываются вне воды и погибают.

Распределение бентоса в реках характеризуется закономерным изменением его видового состава и биомассы от истока к устью и с продвижением от берегов к стрежню. Характер этих изменений в реках разного типа и их различных участках неодинаков.

Бентос рек резко обедняется в паводковое время, когда при высокой скорости течения воды из грунта вымываются и сносятся вниз по течению высшие раки, олигохеты, ручейники, поденки, личинки двукрылых и многие другие организмы. В наибольшей степени обедняется после паводка население заиленных грунтов, да и сами эти грунты смываются почти нацело. После прохождения паводка по мере падения скорости течения, стабилизации грунтов и их заиления бентос постепенно обогащается. Наиболее богат он в предпаводковое время.

Перифитон в основном слагается из форм, поселяющихся на мхах, и цветковых растениях, среди которых наиболее часто встречаются рдесты, камыш, тростник, кубышка, роголистник, стрелолист. На их поверхности живут многочисленные бактерии и водоросли, простейшие, личинки насекомых, особенно хирономид и симулиид, губки и мшанки, некоторые олигохеты.

Нектон в основном представлен рыбами. Из жилых рыб в реках наиболее характерны лещ, щука, судак, налим, окунь.

Следует заметить, что четких схем роста и развития организмов в малых реках пока не существует. Если для океанических течений, планктона прудов и озер они есть, то для планктона рек их нет. Планктон малых рек имеет в большей степени аллахтонное, перифитонное и эпифитонное происхождение и поэтому вряд ли имеет смысл искать абсолютные схемы, характерные для других объектов. О росте и развитии планктона в текущих водах можно говорить только в том случае, если жизненный цикл вида будет более коротким, нежели время транспортировки планктона от источника поступления до рассматриваемого сечения реки. Такие условия могут существовать в медленно текущих реках, где скорости не превосходят нескольких метров в минуту.

Здесь нужно исходить из наблюдаемого в данных условиях видового состава, и наличия на территории бассейна соответствующих этим видам устойчивых экологических ниш, как возможных источников поступления этих видов планктона в поверхностные воды. Следует ожидать, что в фитопланктоне часто можно встретить сине-зеленые микроводоросли, а в условиях заболоченных пойм с кислыми водами зеленые и другие виды семейства деснидиевых. Условия для развития перифитона и эпифитона в малых реках достаточно хорошие. Среди перифитонных видов, как и в других водоемах устойчиво преобладают диатомывые и зеленые микроводоросли.

Построению биотического блока модели должна предшествовать работа по схематизации видового состава и условий развития организмов.

И все же, несмотря на сказанное, более или менее устойчивые условия формирования стока рек, устойчивые зависимости развития видов от абиотических факторов позволяют построить приближенные схемы функционирования планктона для малых рек. Можно предположить, что в первом приближении сезонная сукцессия фито и зоопланктона малых рек проходит по следующей схеме.

Зимний период. Фитопланктон представлен в основном диатомовыми, зоопланктон - коловратками и простейшими. В начале марта может наблюдаться увеличение численности за счет поступления биогенов и повышения температуры.

Весенний период. Преобладают зеленые. В зоопланктоне ведущую роль начинают играть копеподы (веслоногие рачки), которые по мере своего развития (как правило, несколько недель) оказываются привнесенными из застойных речных зон.

Летний период. В фитопланктоне преобладают аллохтонные виды сине-зеленых и перифитонные виды диатомовых. Веслоногих рачков сменяют - ветвистоусые (вслед за прогревом воды). Их биотопом является мелководье и заросли макрофитов. В основной поток они устойчиво привносятся из своего биотопа.

Осенний период. В составе фитопланктона доминируют сине-зеленые. Но часто в конце лета начале осени наблюдается вспышка численности перидиниевых или золотистых. В зоопланктоне с понижением температур начинают преобладать зимние виды.

Абиотические факторы роста и развития биоты рек.

Условия окружающей среды, определяющие рост и развитие биотических сообществ принято называть абиотическими факторами. Наибольшее значение для обитателей рек среди них имеют уровненный режим, скорость течения, прозрачность, температура и солевой состав воды, а для обитателей дна и характер грунтов.