Учинское водохранилище. Экскурсия в биологию рукотворного моря

Учинское водохранилище. Экскурсия в биологию рукотворного моря

Все сильнее припекает солнце, но гладь Учинского водохранилища все еще скована льдом – обычно лёд сходит не раньше середины апреля. В самом начале весны, как и зимой, водоём выглядит замершим. Но на самом деле жизнь в этой сложной водной системе никогда не останавливается, а каждая новая смена сезона просто «запускает» свои процессы, не всегда заметные невооруженным глазом. При этом даже в холодное время года Учинское водохранилище продолжает выполнять свою основную функцию – обеспечивает столицу питьевой водой.

Учинское водохранилище ранней осенью

Учинское водохранилище было создано в 1937 году в долинах рек Учи и Вязи как отдельный водоем системы водоснабжения Москвы. Вдоль линии воды проходит зона строгой санитарной охраны. Судоходства в водохранилище нет. Учинское водохранилище питается в основном волжской водой, которая поступает из Иваньковского водохранилища по судоходному каналу им. Москвы в Икшинское, из него в Пестовское водохранилище, а из последнего через водосбросы плотины – в Учинское.

Учинское водохранилище осуществляет сезонное регулирование стока. Обмен воды в водохранилище происходит примерно 4,7 раз в год. Замерзает оно в конце ноября, вскрывается в середине апреля.

«Первооткрыватель» Францев

Одним из первых (а возможно даже и самым первым), кто рассказал о внутренней, будто невидимой, цикличности, происходящей ежегодно в Учинском водохранилище, был кандидат биологических наук Андрей Владимирович Францев.

Он возглавлял лабораторию Акуловского гидроузла с 1937 года и до выхода на пенсию в 1972 году. Ему принадлежат многочисленные труды по гидробиологии: «Марганец в Учинском водохранилище», «О некоторых путях воздействия на жизнь пресных водоемов», «Изменение состава воды судоходной и водопроводной части канала им. Москвы», «Некоторые вопросы питьевого водоснабжения» и многие другие.

В 1940 году, спустя всего три года после наполнения Учинского водохранилища волжской водой, Францев опубликовал в газете «Сталинец» очерк, ставший своего рода экскурсией в биологию рукотворного водоема.

В духе того времени Францев сравнил Учинское водохранилище с огромным цехом, только без машин, мартенов и механизированных шахт. С первых строк становится ясно, что Андрей Владимирович воспринимал водохранилище не только как объект исследований. Буквально пара фраз – но даже в них чувствуется одухотворенность и поэтичность в описании водоема: «В утренней дымке горизонт кажется водным, будто перед нами не озеро, а море», «в часы предвечернего затишья отражаются стоящие у самой воды деревья» и так далее.


Андрей Владимирович Францев

Францев изображал водохранилище как новый и на тот момент еще малоизученный мир. Особенно интересно он рассказал о сезонных явлениях.

Ученый отмечал, что развитие жизни в водоеме достигает своего максимума в середине августа. Именно тогда во всей массе воды содержится большое количество мельчайших планктонных водорослей. В этот период вода имеет правильную температурную слоистость от 26 С на поверхности до 17 С на глубине.

С середины августа начинается осенняя циркуляция воды, когда глубинная вода подымается на поверхность.

С наступлением осенних холодов водная растительность отмирает – и в водоеме скапливается огромное количество органических веществ. Когда водоем замерзает, холодная вода начинает прогреваться снизу, от земли, и наступает обратная зимняя слоистость: на глубине температура воды +4 С, у поверхности – 0 С.


Фрагмент газеты Сталинец за 1940 год со статьей Францева

Разложение накопленных органических остатков почти прекращается в связи с похолоданием, и продолжается оно только в теплых придонных слоях. Бактерии, производящие это разложение, нуждаются в кислороде. Зимой подо льдом его запасы быстро расходуются. Если органического вещества много, разложение может пойти так далеко, что вызовет массовый замор рыбы из-за недостатка кислорода.

После таяния льда на водохранилище прогретые воды вновь приходят в состояние энергичной циркуляции. Вся масса воды прогревается до 10-15 С. Продукты зимнего разложения распределяются во всей толще. В отличие от зимы разложение органических веществ весной происходит в заливах и мелководьях. Питаясь бактериями, развивается пышная фауна червей, личинок насекомых, мелких рачков, инфузорий и улиток. Эти организмы служат питанием для рыб. Отбросы жизнедеятельности всей фауны идут на образование новой растительности и нового планктона.

Так завершается круговорот веществ в водоеме.

Прибрежно-водная растительность

Францев не только наблюдал за процессами в водохранилище, но и пытался влиять на них. Уже тогда, в 1940 году, он предложил намеренно вмешиваться в цепочку развития данной экосистемы, а именно… извлекать из водохранилища «лишнюю» растительность! Сам Францев пояснял: такой метод ухода за водоемом не предусматривался в первоначальных проектах, но был продиктован реальными наблюдениями.

Надо отметить, что создание каналов и водохранилищ системы Москва-Волга привело к крупным трансформациям природной среды. Расположение водохранилищ в равнинной местности предопределило их мелководность и сильную изрезанность береговой линии.


Заросли хвоща

Множество мелководных заливов стало предпосылкой к их быстрому зарастанию водной и прибрежно-водной растительностью, проявившееся уже в первые годы эксплуатации водоема. Благодаря богатству биогенов (так как были затоплены почвы) на защищенных мелководьях в больших количествах развивались нитчатые водоросли, а также свободно плавающие и погруженные водные растения: элодея канадская, роголистник, ряска.

Через два-три года с момента наполнения распространились заросли широколистного прибрежно-водного разнотравья: частухи, стрелолиста, омежника. Одновременно появились заросли погруженной водной растительности, например, рдесты. Позднее в заливах возникли обширные заросли хвоща топяного, тростника южного, камыша озерного. Некоторые макрофиты облюбовали илистые, богатые органическим веществом донные отложения, например, кувшинка белая, кубышка желтая, курчавые и приплюснутые рдесты, роголистник погруженный, сусак зонтичный.

Погруженные макрофиты создавали хорошие условия для аэрирования всей толщи воды – содержание кислорода здесь достигало 15 мг/л и более. Однако чересчур обильное зарастание мелководий имело и нежелательные последствия, приводя к сокращению площади водной поверхности и отрицательному влиянию на качество воды. Очевидно именно по этой причине Францев и рекомендовал удалять излишнюю растительность при помощи механизированных плавучих косилок с последующим извлечением скошенной травы.


Кувшинка белая на поверхности водохранилища

Позднее ученый предложил принудительно засеять мелководья определенными видами растений. В 1952-1953 гг. заведующий лабораторией Акуловского гидроузла впервые произвел на Учинском водохранилище опыт замены дикой водной растительности на канадский однолетний рис Zizania aquatic L. и многолетний дальневосточный Zizania latifolia Stapf.

Этот опыт Андрей Владимирович объяснял так: «В водохранилищах водопроводного назначения посадка подобных растений целесообразна потому, что, с одной стороны, извлекая из воды биогенные вещества, они косвенно подрывают развитие фитопланктона, а с другой стороны, не обогащают водоем органическим веществом, т.к. их скашивают. Все это содействует улучшению качества воды, подаваемой на очистные станции».

Высаженные им культуры действительно скашивали, и в первое время даже использовали скошенную водную растительность в качестве корма для скота, однако, в последствии эта практика не имела продолжения.

290 видов фитопланктона

Францев действительно был своего рода первопроходцем, потому что ранее водоемов, подобных Учинскому водохранилищу, в нашей стране просто не существовало. Однако шло время, и постепенно накапливался не только опыт эксплуатации гидросооружений, но росла и база знаний о процессах, происходящих в водохранилище в течение смены сезонов, фиксировалось, как меняется микробиологический режим водохранилища.

В 1987 году, через 50 лет после начала функционирования Учинского водохранилища, в свет вышла книга под названием «Канал имени Москвы. 50 лет эксплуатации». Авторы попытались подробно и доступно рассказать широкой аудитории о водохранилище, используя при этом накопленные знания и опыт.

В издании под редакцией Л. Быкова и А. Матросова Учинское водохранилище рассматривается как одно из основных звеньев канала и именуется водоемом с замедленным водообменом, что способствует улучшению качества воды.

Авторы приводят в книге любопытные факты, полученные в результате длительного наблюдения.

Например, они рассказывают, что в зимний период 1953, 1963, 1980 и 1982 года возникали самые сложные условия при обработке на станциях воды, поступающей из Учинского водохранилища.

В эти периоды цветность воды намного превышала установленные по нормативам требования – более 60 град при норме 20 град.


Коловратка

Причины такого явления авторы подробно не рассматривали, упоминая лишь, что большую роль в формировании качества воды Учинского водохранилища играют водные организмы.

Так в книге сообщается, что за период с 1936 по 1983 гг. в Учинском водохранилище выявлено 290 видов фитопланктона (фитопланктон – это растительная часть планктона, свободноплавающие в толще воды микроскопические одноклеточные водоросли). В их числе преобладали зеленые водоросли. Сезонные изменения численности фитопланктона имели два четко выраженных максимума – в мае и в августе. Первый был связан с цветением диатомовых водорослей, второй (продолжительный) – с цветением сине-зеленых водорослей.

Очевидно, именно этот процесс – резкий рост фитопланктона – местные жители характеризуют народным термином «вода зацвела».

Зоопланктон (мелкие водные животные организмы, населяющие толщу воды) Учинского водохранилища за годы наблюдений оказался представлен двумя группами – рачковым планктоном и коловратками. Меж тем авторы книги отмечали, что в Учинском водохранилище численность зоопланктона значительно меньше по сравнению с водохранилищами водораздельного бьефа, расположенными выше.

Жители Акулово на очистке мелководий

Дрейссены: polymorpha vs bugensis

Планктон имеет микроскопические размеры и не различим без специальных оптических устройств. Но оказалось, что в Учинском водохранилище есть и такие «жильцы», которые отлично видны и хорошо знакомы прибрежному завсегдатаю. Это пресловутый ракушечник – колонии двустворчатых моллюсков.

Одним из самых распространенных видов моллюска, обитающим в водах Учинского водохранилища, является речная дрейссена, которую также именуют дрейссеной полиморфной (лат. Dreissena polymorpha).

В научной статье кандидата биологических наук Александры Львовой говорится, что этот вид впервые был обнаружен в Учинском водохранилище в 1945 году. В 1951 году этот моллюск стал здесь основным компонентом бентоса по биомассе (бентос – это совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоёмов).

Речные дрейссены заселили все пригодные для прикрепления личинок субстраты на дне водохранилища на глубинах до 7 м. Основным фактором, ограничившим их распространение на большие глубины, было заиление.


Дрейссена речная

Любопытно, что речные дрейссены — активные фильтраторы. В случаях, когда их поселения оказываются достаточно большими, дрейссены способны очищать водоёмы, существенно обедняя планктонные сообщества. На это указывала и Александра Львова, сообщая в своей статье, что моллюски-фильтраторы значительно улучшают питьевые качества воды Учинского водохранилища за счет снижения ее мутности.

При этом колонии дрейссен доставляют и немало забот, ведь они покрывают различные подводные элементы гидросооружений: водотоки, трубы, защитные решетки и т.д. Все это затрудняет проход воды и требует постоянной очистки от обрастаний этих сооружений.

С 1945 года каждые 5-6 лет на Учинском водохранилище стали проводиться съемки бентоса: пробы брали специальным прибором – дночерпателем Петерсена и Экмана-Берджи. При этом моллюсков, попадавших в материалы пробы, внимательно изучали. И однажды среди уже известных представителей дрейссен ученые заметили совершенно новый для Учинского водохранилища вид моллюска – бугскую дрейссену (Dreissena bugensis). Это произошло в 2002 году.

Размерно-возрастной анализ 109 особей бугской дрейссены показал, что им не более двух лет. Из этого последовал вывод, что впервые они появились в Учинском водохранилище в 2000 году.


Механическая плавучая косилка на Учинском водохранилище

Как предполагает Александра Львова, бугская дрейссена могла проникнуть в несудоходное Учинское водохранилище только на стадии планктонной личинки с водой, поступающей через глубинный водосброс из Пестовского водохранилища. Вероятно, личинки, осевшие в Учинском водохранилище в 2000 году, были потомством bugensis, попавших в канал имени Москвы в обрастаниях судов, поднявшихся по Волге. В октябре 2003 г. bugensis была обнаружена впервые в реке Москве в черте города, в Строгинской пойме.

Учеными отмечено, что в совместных поселениях этих моллюсков бугская дрейссена постепенно вытесняет полиморфную за счет более высокой скорости фильтрации и особенностей питания. В будущем присутствие бугской дрейссены в водохранилище питьевого назначения и в Москве-реке может привести к значительным изменениям донных биоценозов в зоне обитания дрейссены и к еще большему обрастанию водоводов и технических сооружений.


Дрейссены заселили все пригодные для прикрепления личинок субстраты на дне водохранилища


Дрейссена


Моллюски на дне водохранилища

Ольга Соловьева

Источник

В материале использованы изображения из личного архива автора, изображения из открытых источников, а также фотографии Андрея Гречи

Источник: Пушкино сегодня