УДК 581.9 (471.42)

Васенко А. Г., Старко Н. В., Персианов Г. В., Верниченко-Цветков Д. Ю.

НИУ Украинский НИИ экологических проблем (НИУ УКРНИИЭП)

Мониторинг развития, распространения и влияния на экологическое состояние реки Северский Донец пистии телорезовидной

Рост числа и развитие масштабов биологических инвазий чужеродных видов обуславливают усиление внимания ученых всего мира к их изучению.

Проблема биологических инвазий чужеродных видов в силу обширности территории, сравнительно слабого контроля, интенсивных перевозок и ряда других обстоятельств имеет исключительно больше значение. Перенос видов из одного зоогеографического региона или водного бассейна в другой часто не сопровождается пересечением государственной границы, что существенно облегчает проникновение чужеродных видов в новые экосистемы [1].

Внедрение (инвазия) агрессивных чужеродных видов часто ведет к существенным потерям биологического разнообразия и экономической значимости экосистем, подверженных биологическим инвазиям. Число крупных экологических катастроф, вызванных инвазиями чужеродных видов, например амброзией, колорадским жуком, борщевиком Сосновского и др. постоянно увеличивается [2]. Столь негативное воздействие «пришлых» видов обусловило разработку мер по предотвращению биологических инвазий на межгосударственном уровне [3].

Поэтому одной из первостепенных задач исследований видов-вселенцев является организация как мониторинга хода инвазионного процесса, так и выявление и оценка масштабов изменения экосистем-реципиентов. Это необходимо для определения инвазионных коридоров, установления скорости проникновения чужеродных видов в новые экосистемы, прогноза инвазий и разработки превентивных мер контроля и борьбы с нежелательными вселенцами.

Анализ литературы [4-15] свидетельствует о расширении ареала распространения и ускорении хода инвазионных процессов пистии телорезовидной. Этому в частности способствуют процессы наблюдающегося в последние годы потепления климата, а также тепловое загрязнение водных объектов. Данные литературы свидетельствует о том, что пистия может перезимовывать, если вода зимой не замерзает [16].

Пистии телорезовидная (Рistia stratiotes) не является карантинным растением. Десятки лет оно культивируется в аквариальных и оранжерейных условиях. В литературе описывается что это настоящее тропическое растение начало осваивать даже водоемы Дании. Ввиду тропического происхождения семена пистии практически не имеют периода покоя (всего несколько недель), прорастают в воде, сохраняют длительную (до 2 месяцев) жизнеспособность при температурах до +4⁰С (температура придонной воды зимой) и при коротком воздействии минусовых температур (до -5⁰С). Самое важное для их прорастания – температура воды не ниже +20⁰С [17,18]. При этом при высыхании грунта семена все равно остаются жизнеспособными и прорастают в период дождей. Кроме того, отмечается, что в благоприятных условиях количество семян в грунте водоема может достигать 4000экз/м² [18]. При этом, как отмечает Р. Ш. Шоякубов семена растения очень мелкие - 1,5x3 мм. Масса 1000 семян всего - 2,2г [19].

Массовое появление в 2013 году в р. Северский Донец (Харьковская область, п. Эсхар) пистии телорезовидной обусловило необходимость установления масштабов ее распространения и оценки влияния на экологическое состояние реки.

Проведенные в 2013 году исследования показали, что за небольшой промежуток времени (первое обнаружение в реке Северский Донец ниже Эсхаровской плотины - в начале июля) пистия смогла распространиться по течению реки на 120км (до г. Балаклеи). Следует отметить, что фронт распространения растения был бы еще большим, если бы на естественные преграды (упавшие в реку деревья), из-за которых ниже г. Змиева образовалось несколько заторов – скоплений пистии полностью перекрывших поверхность реки на протяжении до 3км. При этом, несмотря на краткий период вегетации в условиях нашей реки и относительно небольшое количество попавших в реку растений, общая биомасса пистии составляла, по нашим оценкам, на 19 сентября около 3152,5 тонн. Пистия является тропическим растением практически не имеющим периода покоя. Это обуславливает быстрое семенное размножение пистии даже в условиях Харьковской области. В частности первые цветущие растения пистии в районе с. Задонецкого были найдены нами в августе. А уже в начале октября в этой точке была обнаружена «генеративная» (из семян) молодь. Кроме того пистия обладает большой способностью к вегетативному размножению. По нашим наблюдениям наименьший экземпляр растения, выпустивший столон с почкой из которой разовьется новое растение имел в р. Северский Донец длину листа всего 1,6см.

Масштабное развитие пистии может вызвать затенение обширных акваторий реки. Водная растительность в таких зонах будет отмирать, а гидрохимическое состояние реки, прежде всего кислородный режим, ухудшаться, вследствие отсутствия аэрации воды как водными растениями, так и при контакте воды с воздухом. Подобное наблюдалось нами 04.09.2013г в районе моста у с. Задонецкое, когда содержание кислорода в центре 1,5м окна среди скопления пистии составляло (поверхность-дно) 5,31-4,81мг/дм³. Под самим скоплением содержание кислорода было всего 3,05мг/дм³. Вне скопления пистии кислорода было 8,96-8,12 мг/дм³. При этом проточность (течение) наблюдалась на всех участках.

Пистия в процессе своей жизнедеятельности массово потребляет из воды различные вещества что используется для доочистки сточных вод. Нами была проведена оценка влияния появления в реке массово плывущей и образующей заторы пистии на содержание в воде реки Северский Донец основных биогенных веществ. Для этого было проведено сравнение их концентраций на различных участках реки где отсутствует значительное поступление загрязняющих веществ с боковой приточностью (таблица).

Таблица Содержание минеральных форм азота и фосфора в воде р. Северский Донец 19 сентября 2013г.

Пункт контроля	Количество пистии	Показатели
		Азот мин., мгN/дм	Фосфор мин, мгР/дм^3
1. Выше пгт Эсхар	Отсутствует	3,872	1,120
2. У пгт Эсхар (плотина)	Отдельные растения	3,593	1,100
3. У с. Задонецкое	Перед затором	0,638	0,91
4. Ус. Коробовы хутора	Среди затора	2,921	0,95
5. У с. Ч. Гусаровка	Отсутствует	0,880	0,92

Данные таблицы показывают что нормально функционирующая (скопившаяся без наслоений и свободно плывущая – пп.1-2 и 4-5) пистия значительно снижает содержание в речной воде минеральных форм азота. Снижение фосфора незначительно, что объясняется, по нашему мнению, тем, что он по отношению к водной флоре находится в избытке и не является лимитирующим [20]. В то же время при массовом скоплении и отмирании количество биогенных веществ, особенно азота, значительно возрастает (пп.3-4).

В зимний период 2013-2014гг нами были отобраны пробы донных отложений р. Северский Донец на предмет наличия в них семян пистии. Семена пистии, которые были идентифицированы после их проращивания в теплом помещении на свету, были обнаружены на некоторых участках реки. При этом их всхожесть составляла в среднем 30%.

В 2013 году цветущая пистия обнаруживалась на всем участке ее распространения в р. Северский Донец. Всхожесть ее семян была подтверждена нашими исследованиями. В то же время, молодые «генеративные» стали обнаруживаться только при прогревании придонных слоев воды в реке в местах прошлогоднего скопления (цветения) пистии до 23⁰С, хотя справочная литература граничной температурой называет 20⁰С [21]. При этом (по состоянию на 10 июля 2014 года) благоприятная для развития растения температура воды наблюдалась только в сбросном канале ТЭЦ-2 и нижележащих участках реки (до с. Мохнач), где обнаруживались молодые растения из семян пистии отцветшей здесь в 2013 году.

Таким образом, появление и развитие в 2013 году в р. Северский Донец пистии, в целом не привело к деградации водной экосистемы реки. В то же время обнаруженные изменения в гидрохимическом режиме, ухудшение рекреационных характеристик отдельных участков реки, найденные всхожие семена и появление пистии в реке в 2014 году свидетельствуют о необходимости постоянного мониторинга состояния образовавшейся на данном участке реки популяции растения. Построенные на сбросном канале ТЭЦ-2 задерживающие конструкции не позволяют пистии попадать в реку из канала. В то же время, как показывают наши исследования, сейчас в реке образовалась самовопроизводящаяся популяция растения и при благоприятных условиях – прежде всего жарком лете, когда будет происходить сильное повышение температур воды, пистия может нарушить сложившиеся в реке экологическое равновесие.

Названные выше факты свидетельствуют о необходимости как продолжения мониторинга развития в р. Северский Донец популяции пистии, включающего анализ влияния растения не только на гидрохимический, но и на гидробиологический режимы реки, так и разработку на основании этих данных водоохранные мероприятия. Такие работы начаты в НИУ УКРНИИЭП в 2013 году и продолжаются по настоящее время.

Литература

1. Российский Журнал Биологических Инвазий. - [Електронний ресурс] – Режим доступа к ресурсу: www.sevin.ru/invasjour/ - Cached - Similar.

2. Виноградова Ю.К., Майоров С.Р., Хорун Л.В. Черная книга флоры Средней России: чужеродные виды растений в экосистемах Средней России. Москва: ГЕОС, 2010. - 512 с.

3. Конвенция о биологическом разнообразии. Текст и приложения. – UNEP/CBD. – 34с.

4. Соловьева В.В. Адвентивная флора естественных и искусственных водоемов Самарской области//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11, № 1(4). – С. 611-616.

5. Бармин А. Н., Кузьмина Е. Г. Pistia stratiotes L. (Araceae) в водоемах г. Астрахани//Материалы III конф. «Водная растительность внутренних водоемов и качество их вод». - Петрозаводск, 1993. - С. 25-26.

6. Афанасьев В. Е. Адвентивная флора Астраханской области. – Автореф. дис. на соиск. уч. ст. к. б. н. – Саратов, 2008. – 22с.

7. Афанасьев В. Е. Анализ мест натурализации адвентивных растений в Астраханской области // Вестник АГТУ. 2008. №6. С.238-241.

8. Лактионов, А. П. Флора Астраханской области – Астрахань : Издательский дом «Астраханский университет», 2010. – 296 с.

9. Григорьевская А.Я., Стародубцева Е.А., Хлызова Н.Ю., Агафонов В.А. Адвентивная флора Воронежской области: Исторический, биогеографический, экологический аспекты: Монография. Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2004. – 320с

10. Соловьева В.В. Флористические находки и редкие явления биоэкологии гидрофитов в прудах г. Самары // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2006в. № 2. С. 174-180.

11. Бочкин В.Д., Сухоруков А.П., Шовкун М.М., Алексеев Ю.Е. Дополнения к адвентивной флоре Московской обл.//Бюл. МОИП. Отд. биол. 1999. Т. 104, вып. 2. С. 52-55.

12. Шанцер И.А., Швецов А.Н., Иванов М.В. О расселении Eichhornia crassipes и Pistia stratiodes в водоемах Москвы и Московской области // Бюл. МОИП. Отд. биол. 2003. Т. 108, вып. 5. С. 85-87.

13. Щербаков А.В. К динамике некоторых адвентивных макрофитов в водоемах востока Московской области//Адвентивная и синантропная флора России и стран ближнего зарубежья: сост. и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф. Ижевск, 2006. С. 119-120.

14. Щербаков А.В., Майоров С.Р. Водные адвентивные растения Московского региона// Вестник Удмуртского университета//Биология. науки о земле 2013. Вып. 2. – С. 57-61.

15. Международный бюллетень по международным вопросам в области карантина растений, №4. Информационный бюллетень, № 04 (март-апрель). – Москва, 2013. - С. 40.

16. Щербаков А.В., Майоров С.Р. Водные адвентивные растения Московского региона// Вестник Удмуртского университета//Биология. науки о земле 2013. Вып. 2. – С. 57-61.

17. Жизнь растений в 6 томах. Т. 6. Цветковые растения. – Москва: Просвещение, 1982. – С. 492-493.

18. Peter Neuenschwander, Mic H. Julien, Ted D. Center, and Martin P. Hill. Pistia stratiotes L. (Araceae)/ Biological Control of Tropical Weeds using Arthropods, ed. R. Muniappan, G. V. P. Reddy, and A. Raman. Published by Cambridge University Press. Cambridge University Press, 2009. – Р. 332-352.

19. Шоякубов Р.Ш.Биология писгии телорезовидной и возможности ее практического использования. Автор. дисс. на соиск. уч. ст. д. б. н. Ташкент - 1993.-32с.

20. Оуэнс М. Биогенные элементы, их источники и роль в речных системах // Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям. - Л. Гидрометеоиздат. 1977. С. 54-64.

21. Жизнь растений в 6 томах. Т. 6. Цветковые растения. – Москва: Просвещение, 1982. – С. 493.