Содержание

Экосистема водоёма, водотока — Речной словарь

Комплекс живых организмов обитающих в воде, около воды и среда их обитания. В экосистеме все компоненты взаимосвязаны между собой и находятся в равновесии. Внешние воздействия на любой компонент экосистемы выводят её из равновесия и сказываются на всех её компонентах. При слишком сильных воздействиях экосистема разрушается.

Основные компоненты экосистемы водотока или водоёма: рыбы, водоплавающие птицы, микроорганизмы, другие водные животные, водные и околоводные растения (составляют сообщество живых организмов – биоценоз) и химические, и физические параметры воды, дна, берегов, климат (составляют среду обитания – биотоп).

  • Жизнь пресных вод СССР. Изд-во Академии наук СССР. В 4 томах. М. Изд-во АН СССР. 1949.

  • Григорьев А.А. Экологические уроки исторического прошлого и современности. Наука. Ленингр. отд-ние. 1991.

  • Аксенов С.

    И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. М. Наука. 1990.

  • Денисова И.В., Шелухина O.A. Природные и антропогенные факторы экологической напряженности на реках // География и смежные науки (LVI Герценовские чтения). СПб. 2003.

  • Жадин В.И., Герд С.В. Реки, озера и водохранилища СССР, их фауна и флора. М. Гос. учебно-педагог. изд-во. 1961.

  • Европейская экономическая комиссия. Руководство по водным ресурсам и адаптации к изменению климата. 2010.

  • River and Stream Ecosystems of the World. 2005. ISBN 0-520-24567-9.

  • Waterbirds Around the World. Scottish National Heritage. 2006. ISBN 0 11 497333 4.

  • Прыткова М.Я. Научные основы и методы восстановления озерных экосистем при разных видах антропогенного воздействия. СПб. Наука. 2002.

  • Мезенцев В.А. Странная жидкость // Энциклопедия чудес. Кн. I. Обычное в необычном. – 3-е изд. – М., Знание. 1988.

  • Глухов В.В. Некрасова Т.П. Экономические основы экологии. Учебник для ВУЗов. СПБ. Изд. Питер. Изд. 3. 2003.

  • Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды. М. 2007. ISBN: 978-5-87317-358-7.

  • Осипов Н., Никольский Г., Молоканов Ю. В воде и у воды. Детская лит-ра. 1965.

  • Пресноводные экосистемы бассейна реки Амур: [сборник статей]. Дальнаука. 2008. ISBN 5804408917.

  • Барышников Н.Б., Самусева Е.А. Антропогенное воздействие на саморегулирующуюся систему бассейн — речной поток — русло. РГГМУ. 1999. ISBN 5868131231.

  • Экологический энциклопедический словарь / Гл. ред. Данилов-Данильян В.И. Изд. дом Ноосфера. 2002. ISBN: 5812600279.

  • Обоснование стратегий управления водными ресурсами / Ред. Данилов-Данильян В.И. 2003.

  • Дедю И. И. Экологический энциклопедический словарь. Кишинёв. Молдавская Сов. Энциклопедия. 1990. ISBN 5-88550-006-1.

  • Долгополов К.В., Федорова Е.Ф. Вода — национальное достояние: (Геогр. проблемы использования водных ресурсов). М. Мысль. 1973.

  • Ярошенко В. Экспедиция «Живая вода». М. Молодая гвардия. 1989.

  • Кашинский П.А. Краткое руководство по химическому анализу воды в экспедиционных условиях. М. Изд-во Академии наук СССР. 1946.

  • Князев А.Г. и др. Экологические преступления. М. Проспект. 2009. ISBN 5392006612.

  • Автор: Лапин А. А.
    Источник:
    Речной словарь Алексея Лапина. 2012.
    Год издания:
    2012, изменено в 2013 г.

    Водоем как экосистема — Libtime

    1. Главная
    2. Природа
    3. Водоем как экосистема
    Елена Голец 21842

    Водоем как экосистема, показывает четко выраженное единство структуры и функционирования. Охарактеризовать водоем можно просто, как: ручеек, речка, река, лужа, пруд, озеро, море. А сложнее, – как экосистему. Водоем как экосистема

    Основные компоненты экосистемы

    Я пришел к выводу,

    – пишет известный американский ученый Е. Одум, –

    что так же, как лягушку считают классическим объектом изучения животного организма, пруд – пример для начального изучения экосистемы… Без перегрузки для начинающего исследователя большим количеством деталей в пруду могут быть собраны, для изучения четыре
    основных компонента экосистемы
    .

    Что же это за четыре компонента, составные части экологической системы (и в масштабах пруда, и в масштабах всей биосферы, которую можно воспринимать как экосистему планеты Земля)?

    1. Прежде всего, это неживые вещества – основные составные части среды, неорганические и органические слагаемые ее.
    2. Затем производители, в основном земные растения, которые из неживой среды извлекают под влиянием солнечной энергии различные вещества и создают, продуцируют массу живой материи.
    3. Далее идут все остальные живые существа, которые живут, либо потребляя массу зеленых растений, либо пожирая других животных.
    4. И наконец, – грибы и бактерии, которые существуют за счет мертвых тканей животных и растений: они перерабатывают и разлагают эти ткани на простые вещества, которые вновь используются растениями.

    Лягушка — частый обитатель водоема

    Экосистема

    Четыре компонента и один круговорот, круговорот веществ в природе. От простых веществ через растения, животных, грибы и бактерии – вновь к простым веществам. Вертится эта мельница беспрерывно и в пруду, и в экосистеме планеты в целом. А двигателем является солнечная энергия.

    Таким образом, экосистемой может считаться такая система из неживых и живых компонентов, в которой эти все четыре составных действуют, живут, развиваются. Отсюда можно сделать вывод, что экосистема не камень, она живая, составные ее части объединены, связаны в одно большое целое. Если какие-то составные части плохо работают, другие части этого целого берут на себя долю их работы.

    Поэтому – экосистема очень устойчива, сбалансирована, уравновешена, находится в гомеостазе, как говорят экологи. Гомеостатический механизм позволяет экосистеме не только регулировать равновесное состояние системы, но и восстанавливать равновесие, если оно нарушено. До той поры, конечно, пока антропогенный пресс не становится таким мощным, что никакой гомеостаз не спасает устойчивость экосистемы.

    Пруд как экосистема

    Рассматривая пруд как экосистему, можно сделать три важнейших экологических вывода:

    1. все элементы этого водоема тесно увязаны, взаимодействуют, нарушение действия одного из элементов вызывает нарушение структуры и жизни всего пруда;
    2. система находится в некотором равновесии, гомеостазе и способна восстанавливать это равновесие, если вмешательство лишь нарушает это равновесие, а не разрушает сами связи, не вызывает экологическую катастрофу системы;
    3. подобно живому организму система живет, она появляется, развивается, прогрессирует, достигает расцвета, затем переживает упадок, регрессию и гибель (пример: временные водоемы, которые образуются при таянии снегов, в половодье и обычно пересыхают, гибнут летом).

    Оценка состояния водоема

    При оценке состояния водоема следует учитывать:

    1. Антропогенное давление на любой из компонентов системы. Допустим, в замкнутом водоеме ведется интенсивный любительский лов рыбы, превышающий допустимую степень эксплуатации. Для поддержания рыбьего стада периодически надо вносить, вселять рыбью молодь в водоем. Еще пример: плотность посадки рыб в водоеме при зарыблении оказалась столь высока, что кормов им не хватает. Надо вносить корма извне, подкармливать рыб.
    2. Антропогенное давление на всю систему в целом столь сильное, что равновесие не восстанавливается. Пример: мытье в водоемах автомобилей, мотоциклов или других транспортных средств (о вреде оставляемой на поверхности воды пленки нефтепродуктов всем известно). Или интенсивное использование водоема владельцами моторных лодок.
    3. «Возраст» и ступень развития водоема. В частности, надо посмотреть состояние воды и рыб в ней. Бывает, что от учета водоемов до развертывания операции по спасению мальков из них проходит несколько дней. Так вот, при учете нужно посмотреть, выдержат ли мальки эти несколько дней, может, вода уж так плоха, рыбы задыхаются, а весь водоем близок к гибели, что операцию по спасению молоди откладывать нельзя.

     

    Чистота водоема это важный фактор для оценки состояния водной экосистемы

    Водоем как экосистема – его биогеоценоз

    Систему водоема можно назвать и биогеоценозом – объединением живых и неживых ее частей. Нас же с точки зрения экологии интересует только живая часть этой системы. Если отодвинуть в сторону неживой компонент системы, то три последующие образуют биоценоз. В биоценозе водоема тоже гомеостаз, равновесие, увязка всех его составных, есть развитие.

    Можно представить биоценоз в виде шахматных фигур – отдельные виды животных и растений: все ходят по-разному и порознь, но все взаимосвязаны и в целом образуют игру, жизнь на шахматной доске. Из всех связей биоценоза важнее уловить пищевую цепь. Цепь эта всегда начинается с потребления солнечной энергии, следовательно, ее начало – растения.

    Попробуем составить пищевую цепь. Микроскопические планктонные водоросли потребляют рачки дафнии, их – мелкие личинки насекомых, которые становятся пищей молоди рыб, а эту молодь в свою очередь поедают рыбки покрупнее, тех же с аппетитом пожирают окуни, щуки, ну, а этих рыб ловим из водоема уже мы. Хорошая пищевая цепь получилась.

    Кстати, все, что мы потребляем, кроме поваренной соли и воды, – это солнечная энергия, «пропущенная» через пищевую цепь. Чем короче цепь, тем полнее, без потерь, доходит до нас эта энергия. Поэтому человек или животные-хищники на суше редко питаются плотоядными птицами и зверями – это нерациональное удлинение цепи. Только в воде мы с удовольствием вылавливаем и затем поедаем хищников, например щуку, окуня, судака.

    Но бывает, что пищевая цепь получается в водоеме и не столь благополучной. Например: водоросли – дафнии – личинки – мальки – ерши. А щуки? Щукам остаются ерши, но из-за острых шипов на плавниках не очень любят их зубастые хищницы. К малькам же не подобраться, они на мелководье, там щукам не очень привычно, а вот ерши там так и снуют.

    Сам по себе ерш – отменная рыба в ухе, но в водоеме с более ценной рыбой он выступает ее конкурентом и превращается в сорную вредную рыбу. Ясно, что это надо учесть при оценке водоема, а затем вместе со специалистами помочь ценным рыбам: организовать своего рода «прополку» водоема от сорняков.

    Отношения между соседствующими видами в водоеме

    В биоценозе могут существовать не напряженные и напряженные отношения между соседствующими видами в водоеме. Например, напряженные пищевые отношения – это когда виды конкурируют из-за сходных кормов. Зарыбление водоемов видом рыбы, которая питается теми же кормами, что и рыбы-старожилы в этом водоеме, не даст эффекта.

    Другое дело, если при зарыблении удастся избежать пищевой конкуренции видов рыб из-за расхождения их пищевых потребностей. Тогда и рыбы-старожилы живут успешно, и вновь вселенные рыбы хорошо растут, дают хороший улов. В последнее время рыбоводы стараются зарыбление проводить не одним видом рыб, а несколькими не конкурирующими по кормам рыбами, например карпом и пелядью.

    Блестящий результат дает вселение в водоем толстолобика, белого амура и карпа. Карп собирает корм возле дна, толстолобик питается планктоном, фитопланктоном (цветущая вода), а белый амур поедает высшую водную растительность.

    Оценка водоема

    При оценке водоема следует отнести его к естественным или к водохранилищам. К первым относятся реки, озера. А пруд? Он, конечно, искусственный водоем, образованный запрудой, но не всякий пруд может считаться водохранилищем. Может быть, решающее значение имеют его размеры?

    Нет, не размеры, не объем воды важен. Основным признаком водохранилища – и огромного и маленького пруда – является возможность регулирования расхода воды из водохранилища и его уровня. Водохранилище — искусственный водоем

    Рыбоводные пруды

    Для рыбоводства удобнее всего такие водохранилища, из которых можно совсем спустить воду. Обычно это рыбоводные пруды. После спуска воды можно вновь заполнять водоем и зарыбить только теми породами рыб, которые дают наибольший эффект при выращивании. Спускные водохранилища – лучшее средство борьбы с рыбной конкуренцией, лучшая «прополка» водоема от рыб-сорняков.

    Продуктивность водоемов можно повышать и другими путями, например внесением в водоем кормов для рыб или вселением кормовых организмов, которые сами будут быстро размножаться на радость рыбам и рыбоводу. Продуктивности водоемов способствует и удаление из них врагов промысловых рыб. Врагами рыб могут быть позвоночные – птицы, звери, но могут быть и беспозвоночные.

    Многие личинки насекомых поедают мальков рыб, а в целом все беспозвоночные в водоеме уничтожают больше пищи, чем все взятые вместе рыбы этого водоема. А еще необходимо учитывать оценку берегов, мелководий и заливов, характера и скопления водной растительности, температуры воды в разных местах и прогрева на разных глубинах. .. Поэтому водоем – это очень сложный объект природы.

    Биоценоз водоема

    Иными словами водоем – это живой организм, комплекс неживых и живых компонентов, образующих биоценоз, а у биоценоза есть молодость, зрелость, старость. Если биоценоз водоема сегодня способствует нересту, развитию ценных рыб, то наша задача сохранить подольше этот возраст водоема, постараться отодвинуть его старение.

    Если же биоценоз водоема склоняется к старению, надо тщательно установить причины этого явления и, если это возможно, постараться убрать ряд этих причин и омолодить водоем.

    Обследование водоема

    Чтобы определить, в каком состоянии находится водоем, надо его обследовать.

    • Прежде всего вид водоема – речка, река, озерцо, озеро;
    • размер водоема;
    • движение воды – проточная, полупроточная, стоячая.
    • Наряду со скоростью учитывается плавность течения: при большом уклоне речная вода может нестись с большей скоростью, но в северных реках это обычно плавное быстрое течение, а на юге в горных районах скорость реки часто выше, вода образует буруны, водовороты среди камней.

    В замкнутых озерах подвижность воды зависит от характера берегов: при открытых берегах ветер свободно гуляет, образуя волны и перемешивая водную массу, в лесных озерах зеркало воды редко морщится от ветра и вода слабо перемешивается, нижние слои могут быть значительно холоднее, могут быть бедны кислородом. Значит, в характеристику водоема входит описание его берегов. Определяются размеры (длина, ширина) и глубина водоема.

    • Сведения о наибольшей глубине в характеристике водоема должны сочетаться со сведениями о более мелких заливах, хорошо прогреваемых отмелях. Определяют прозрачность воды, цвет, вкусовые качества.
    • Пробы воды на кислотность доставляются в лабораторию на анализ. По этим пробам можно определить источники загрязнения воды и подать сигналы в санитарно-эпидемиологическую станцию.
    • Не всегда легко предотвратить загрязнение водоемов. Большую роль в соблюдении чистой воды играют истоки рек и речек, питающих водоемы.

    Порой эти родники бывают загрязнены, берега затоптаны, в воду попадает мусор. Необходимо очищать родники, устанавливать около них скамейки, строить мостики, с которых можно набрать воду, не разрушая берега. Дно родников надо зачистить от мусора, ила, коряг.

    Все обнаруженные родники нумеруются, заносятся в характеристику основного водоема, если возможно, их местоположение наносится на карту, топографическую схему. Существуют общие требования к составу воды, как среды жизни в водоемах. При оценке содержания кислорода в воде в полевых условиях, если вода не сильно загрязнена, можно исходить из средних показателей.

    Выше 30°С вода прогревается только на мелководье, рыбы такую теплую воду, бедную кислородом, не любят и отходят на глубину. Повсеместный прогрев воды выше 25°С практически встречается только в мелких, отшнуровавшихся водоемах и из таких водоемов рыб надо переселять наиболее срочно.

    Наконец, оценивая водоем, в его паспорт заносят данные о населяющих его рыбах и других водных обитателях, в том числе врагах рыб.  

    Сведения о водных растениях

    Заносятся в паспорт и сведения о водных растениях. Водные растения — важный элемент любого водоема

    Водоросли и мхи – исконные водные растения. Водоросли и мох фонтиналис целиком погружены в воду, мох сфагнум имеет водные экологические расы, растущие под водой (обычно в лесных озерах), чаще же сфагнум растет по болотистым низинам, временно заливаемым. Эти заросли полезны для мальков, хотя длинные нити зеленых водорослей порой так разрастаются, что мальки в них запутываются и гибнут.

    Все же в здоровом зрелом водоеме эти растения не разрастаются сплошной массой. Иначе обстоит дело с высшей водной растительностью – цветковыми растениями. Эти растения ранее, в ходе эволюции, покинули воду, переселились на сушу, а затем отдельные представители сухопутных растений вновь ушли в воду.

    Но характерно для них всех одно – почти все они не утеряли окончательно связь с бывшей родиной – воздушной средой. Ряска плавает на поверхности воды, кубышки и кувшинки выносят на поверхность листья и цветки (не цветут, если листья не достигли поверхности), элодея и перистолистник поднимают над водой цветки, камыши и осока растут над водой, лишь корни, нижняя часть стебля у них в воде.

    Если присмотреться к этим растениям то мы увидим, что в водоеме они располагаются обычно видовыми сообществами: вот отмель с лесом из элодеи, рядом бухта с роголистником, поодаль заросли рдестов, поглубже плавают зеленые тарелки кувшинок. Роголистник – единственное из высших растений, утерявшее связь с воздухом: он даже цветет в воде.

    У него нет корней, он тяжелый, погружен в воду. Если заросли роголистника плотно заполняют отмели, верхушки стеблей достигают поверхности воды, надо прореживать эти заросли: в них рыбам тесно, а хищные насекомые развиваются там успешно, подкарауливают мальков. Заросли роголистника легко удаляются руками, граблями, их выволакивают на берег, подальше от воды.

    Плохо, когда бурно разрастается элодея, ее заросли тоже мешают молоди рыб, создают для них излишне опасную зону. Убрать элодею так же легко, ее корни-якоря неплотно держат растение на грунте. У поверхности встречается похожее на роголистник, с мелкими иссеченными листьями плавающее растение от светло-зеленого до ярко-пурпурного летом цвета.

    Пушистые стебли плавают горизонтально, обильно ветвятся, цветки – над водой. Если присмотреться к этим стеблям – среди листочков видны пузырьки. Это – хищное растение пузырчатка. В пузырьки могут проникнуть мелкие животные, но из пузырьков обратно хода нет. Рачок или малек рыбы застревает, потом соки растения растворяют добычу, а стенки пузырька всасывают питательный раствор.

    Понятно, что этому хищнику не должно быть места в нерестовых водоемах, на отмелях, где происходит естественный нерест рыб. Пузырчатка не только может посягнуть на мальков рыб – в их самой сложной и ответственной стадии жизни, когда они слабы и беспомощны сразу после выклева из икры, – она к тому же выступает пищевым конкурентом мальков, поглощая несметные количества питательных коловраток и рачков – первичный корм рыбных малышей.

    Плавающая на поверхности ряска всех видов и приповерхностный вид – ряска трехдольная (ее листики не касаются воздуха) не страшны, пока не начинают бурно затягивать все заводи, а потом и весь водоем. Зарастание всей поверхности ряской – признак старения водоема. Такие рясочные «льды» надо убирать. Из водоема ряску вылавливают мешком, надетым на квадратную раму, плотным сачком.

    Ряска – хороший витаминный добавок к корму свиней и птиц, так что полезно ее высушить, собрать и использовать на фермах. Наконец, рогоза, осока, тростник – жесткая прибрежная растительность. Если ее немного по берегам, она не мешает, а если эти полуводные травы разрастаются, они мешают рыбоводству, могут поглотить и весь неглубокий водоем, превратить его в болото.

    Разрастание этих трав по площади водоема – признак старения водоема. Поэтому эти растения надо активно выкашивать. Вот основные сведения о водоеме, как экосистеме.

    Рейтинг: 3,9/5 — 9 голосов

    Экосистема пруда: описание

    Общие сведения

    Прудом считается искусственное водохранилище, созданное для определенных хозяйственных целей. Например, таких: разведение рыбы и водоплавающих животных, водоснабжения чего-либо или орошения земель, по санитарным нормам или занятий спортом и так далее. По объему содержащейся в нем воды, разделяют: до 1 млн. м3 и водохранилища – свыше 1 млн.Цель создания и объем предопределяют, какова будет экосистема пруда.

    Искусственные водные объекты должны иметь системы регулирования стока и притока воды, в зависимости от источников ее поступления.

    Чем больше объем воды, тем устойчивее экосистема, тем она более способна к саморегулированию и восстановлению. Она более жизнеспособна и не требует повышенного внимания и контроля со стороны ее создателя.

    Экосистема пруда, как и любая друга, есть совокупность живых организмов, существующих в определенных, в этом случае заранее заданных, условиях и взаимодействующих между собой и со средой. Видовое разнообразие, как и у другого водоема со стоячей водой, невелико.

    Растения

    Основа любого водного объекта — растения. У пруда они подразделяются на такие группы: плавающие на поверхности, погруженные, растущие на глубине и берегу. Они являются продуцентами в трофической цепи. К ним относятся зеленые и сине-зеленые и другие одноклеточные водоросли. Эти и другие виды растений являются производителями первичного питания для всего живого экосистемы – углеводов и кислорода, синтезируя их из углекислого газа и воды под воздействием солнечной энергии.

    Количество, попадающего и проникающего в глубину водоема света и сезонный оборот воды таковы, что чем они мельче, тем большее количество зеленной массы может быть произведено. Именно эта особенность, оставшись без надлежащего внимания, преобразует пруд в болото.

    Пищевая цепь

    Самые мелкие живые организмы пруда – инфузории, циклопы, коловратки и дафнии. Это самые примитивные потребители. Они питаются бактериями и органическими разложениями. Затем идут насекомые, личинки которых следует отнести к разрушителям. Это комары, жуки и так далее.

    Органическими остатками на «дне» питаются ракообразные, не брезгуют и некоторые виды рыб. Например: сом. Рыбы – судак, щука, карась, карп, красноперка и другие стоят на следующей ступени пищевой цепи.

    На самой вершине трофической цепи находятся водоплавающие птицы. Такие как: гусиные и утиные, цапли и выпи, курочки и кулики, выдры и нутрии.

    К экосистеме пруда можно отнести несколько видов пресмыкающихся и земноводных: уж, гадюка, лягушка, черепаха.

    Замыкают кругооборот органических веществ – сапрофитные бактерии, грибы и черви, которые преобразовывают их в неорганические. От них зависит чистота и прозрачность воды. Дно накапливает значительное количество ила, опавшей листвы, органических отходов и погибших животных. Если в экосистему не будут привноситься какие-либо дополнительные органические удобрения или экзотические виды живых организмов, то редуценты – разрушители справятся, и водоем будет находиться в надлежащем виде и состоянии.

    Видео — Природа на Северном Урале — Пруд

    как в Москве следят за чистотой прудов

    В России 6 июня отмечают Международный день очистки водоемов. По сути, это экологическая акция, ее цель — привлечь внимание к состоянию рек, озер и прудов. Ежегодно специалисты Мосводостока собирают и утилизируют почти 350 тонн мусора, причем среди «привычного» (вроде пластиковых бутылок, пакетов и оберток) встречались урны, автомобильные шины и даже бетонные скамейки.

    Что делают в Москве для сохранения экосистемы водоемов, как заботятся об их обитателях и какое участие в этом могут принять жители — в нашем материале.

    Качество воды — под контролем

    Мосводосток обслуживает 250 столичных водоемов. Наиболее крупные и известные из них — Борисовские и Царицынские пруды в Южном округе, Белое озеро и Серебряно-Виноградный пруд в ВАО, Большой Садовый (Академический) пруд на севере города. Специалисты следят за порядком и на таких знаковых водоемах, как Чистые, Новодевичьи, Патриаршие, Головинские и Лефортовские пруды, Большой городской пруд в Зеленограде.

    По словам Светланы Бутушиной, на декоративных водоемах регулярно собирают пробы воды. Летом проводят количественный химический анализ воды: устанавливают водородный показатель pH, содержание взвешенных веществ, нефтепродуктов, химических соединений, кислорода в воде. Этим занимается лаборатория аналитического контроля Мосводостока.

    Аэрация как искусственное дыхание

    В столичных водоемах обитают рыбы, утки и другие водоплавающие птицы. Например, на Патриарших прудах встречаются толстолобики, щуки, караси и карпы, из птиц — огарь (красная утка), гоголь, хохлатая чернеть, красноголовый нырок, чирок-свистунок, но больше всего крякв.

    В холодные зимы водоемы замерзают, это опасно для их обитателей: под слоем льда им не хватает воздуха. В зависимости от глубины пруда на нем намерзает слой льда определенной толщины — 10 сантиметров и больше, поэтому подводное пространство сокращается. Поскольку воздух через такую толщу льда не проникает, рыбам трудно дышать.

    Для помощи экосистеме водоемов специалисты Мосводостока проводят аэрацию — своего рода процедуру «искусственного дыхания» через лунки. Есть два вида аэрации: естественная и принудительная. В первом случае сверлят лунку, и она сама заполняется воздухом. Этот вариант подходит для не очень сильных морозов. Во втором случае кислород подают в лунку с помощью компрессора. Такой способ необходим, если лед толще 10 сантиметров, а просверленное отверстие через полтора часа полностью замерзает.

    «Есть летний и зимний режимы работы. Зимой убирают лед, проводят аэрацию. Летом дел больше: мы убираем зеркало воды, следим за разрастанием водной растительности и травы на откосах, всегда убираем прилегающую трехметровую территорию, наполняем водоемы, чтобы уровень воды в них соответствовал нормативным отметкам, очищаем акваторию от мусора», — рассказала Светлана Бутушина.

    «Ремонт» на водных объектах

    За 10 лет специалисты комплекса городского хозяйства привели в порядок 67 столичных водоемов. Среди наиболее крупных — Амбулаторный пруд, Кировоградские (Верхний, Средний, Нижний), Верхние и Нижние Варшавские пруды. В этом году планируют благоустроить 30 прудов. Работы проведут в том числе на Гольяновском, Медведковском, Владимирском и Лазоревых прудах.

    «Во время реконструкции пруды очищают от ила, ремонтируют крепления береговых линий и водосбросные сооружения, восстанавливают водоупорный слой (гидроизоляцию), ремонтируют дорожки и проводят восстановительное благоустройство. Сегодня все чаще для улучшения качества воды устраивают биоплато из высшей водной растительности. Все зависит от конкретного водоема», — пояснила Светлана Бутушина.

    Она добавила, что реконструкцию могут проводить круглый год.

    Сейчас Мосводосток ведет работы на 11 водоемах, в том числе на Лазоревых, Капустянском и Ясном прудах, Владимирском и Собачьем прудах, Кожуховском пруду. В планах начать работы еще на пяти водоемах.

    Утиные шале: забота о жителях водоема

    Для уток на прудах устанавливают домики и плавучие понтоны, там могут найти укрытие и взрослые птицы, и недавно вылупившиеся птенцы.

    «По просьбам жителей Мосводосток устанавливает домики и сходы для птиц. Их назначение состоит в том, чтобы уткам и их птенцам можно было отдохнуть на воде. Перед установкой мы изучаем водоем, выявляем необходимость установки домиков и принимаем решение», — отметила Светлана Бутушина.

    Она рассказала и о проблеме, с которой Мосводосток столкнулся прошлым летом: некоторые жители использовали утиные шале как плавучие площадки для купания. А еще домики устанавливаются на якорь посередине водоема, подальше от берега, потому что утят пугают собаки, с которыми гуляют в парках.

    Не оставаться в стороне

    Больше всего жалоб Мосводосток получает по поводу загрязненности водоемов и территории рядом с ними.

    «Мусор не появляется сам по себе: он прилетает из тех же перевернутых урн, некоторые посетители парков могут бросить фантики и обертки на асфальт», — напомнила Светлана Бутушина.

    По регламенту работы на водоемах и зонах отдыха специалисты Мосводостока проводят ежедневно. За год собирают и утилизируют почти 350 тонн мусора.

    «Чисто не там, где убирают, а там, где не сорят. Важно, чтобы горожане помнили об этом. Мы не снимаем с себя ответственности: поддерживать водоемы в порядке — наша обязанность. При этом необходимо, чтобы каждый из нас бережно относился к местам отдыха, оставляя их чистыми», — добавила Светлана Бутушина.

    Экосистема водоёма. Эвтрофикация и борьба с ней

    Добавлено: 16.05.2021

    Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение нераздельно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любое единство, включающее все организмы (т. е. сообщества) на данном участке и взаимодействующие с физической средой таким образом, что поток энергии создаёт четко определённую трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ (т.е. обмен веществами между биотической и абиотической частями) внутри системы, представляет собой экологическую систему, или экосистему.

    Термин “экосистема” используется в основном авторами, пишущими на английском языке, в научной литературе на германских и славянских языках чаще предпочтение отдаётся термину “биогеоценоз” или “геобиоценоз”. С точки зрения трофических (от rp.trophe — питание) отношений экосистема имеет два компонента:

    1) автотрофный компонент, что значит самостоятельно питающийся, для которого в основном характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ и построение сложных веществ, и

    2) гетеротрофный компонент, что значит питаемый другими, для которого характерны утилизация, перестройка и разложение сложных веществ.

    Экосистема есть основная функциональная единица экологии, поскольку она включает и организмы (биотические сообщества), и абиотическую среду, причём каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле. Абиотические компоненты лимитируют и регулируют существование организмов.

    На рисунке схематически представлена экосистема пруда. Интенсивность функционирования экосистемы и её стабильность зависят от поступления солнечной энергии, от поступления веществ со стоком с водосбора и атмосферными осадками.

    Схема экосистемы пруда. I — органические и неорганические соединения. II — продуценты прикреплённая растительность(а), фитопланктон(б), III — первичные консументы (растительноядные) донные формы(а), первичные консументы (растительноядные), зоопланктон, III — 2 — вторичные консументы (хищники), III — 3 третичные консументы (хищники второго порядка), IV — сапрофы бактерии и грибы, осуществляющие разложение.

    Органическое вещество водоёмов суши, а также морей и океанов имеет двоякое происхождение: автохтонное — образующееся в самом водоёме, и аллохтонное — поступающее извне. Источником автохтонного органического вещества являются продукты жизнедеятельности фитопланктона (обычно основного представителя всех гидробионтов водоёма) и других организмов, а также их остатки. Всё это подвергается бактериальному разложению- минерализации, но этот процесс до конца не доходит, так как одновременно протекает процесс синтеза новой органической материи (процесс гумификации).

    Разложение происходит благодаря энергетическим превращениям в организмах и между ними. Этот процесс абсолютно необходим для жизни, так как без него все питательные вещества оказались бы связанными в мертвых телах, и никакая новая жизнь не могла бы возникнуть.

    В биосфере нет водных экосистем, абсолютно независимых от соседних экосистем, и поэтому через их границы происходит постоянный обмен органическими веществами. При этом количество органических веществ, участвующих в таком обмене, невелико по сравнению с их запасом в самих экосистемах, особенно в морских. Органические вещества в экосистеме подвергаются бесконечным превращениям, которые происходят до тех пор, пока организмы продолжают жить и выделять энергию, потребляя органические вещества.

    Устойчивость экосистеы водоёма

    Экосистемы, подобно входящим в их состав популяциям и организмам, способны к самоподдержанию и саморегулированию. Опыт изучения антропогенно измененных водоёмов свидетельствует о том, что под влиянием деятельности человека изменения водоёмов идут в направлении обогащения их эвтрофирующими либо загрязняющими веществами. Исходя из природных свойств и сбалансированности лимносистемы, водоём обладает устойчивостью к изменяющимся воздействиям.

    Под устойчивостью понимается способность системы активно сохранять свою структуру и характер функционирования в пространстве и во времени при изменяющихся условиях среды. В основе устойчивости системы лежит определённая специфика внешних вещественных связей водоёма с водосбором, контролирующих процессы поступления и накопления веществ в водоёме, и связей внутриводоёмных, регулирующих превращение веществ и энергии в нём. Устойчивость водоёма есть их особое свойство, меняющееся по мере развития водоёма.

    Такая способность поддерживается регуляторными или управляющими механизмами, набор и значимость которых может различаться у водоёмов различного типа — олиготрофных и эвтрофных, малых и больших, глубоких и мелких, с развитой и не развитой литоралью, с разным химическим составом воды и т. д.

    Основные механизмы устойчивости-изменчивости водоёмов можно представить в следующем виде:

    • проточность водоёма, обусловливающая вымывание или накопление поступающих веществ;
    • ёмкость водной массы по отношению к поступающим веществам, определяемая размерами водоёма (его площадью и распределением глубин;
    • гидродинамические процессы (перемешивание, наличие или отсутствие плотностной стратификации), от которых зависит оборот веществ в водоёме;
    • активность фотосинтезирующих процессов, определяемая обеспеченностью автотрофов биогенными элементами, светом и теплом;
    • активность деструкционных процессов, связанная с обеспеченностью гетеротрофов органическим веществом и с температурными и кислородными условиями среды;
    • интенсивность осаждения веществ из воды, обусловливаемая уровнем трофии водоёма и химическим составом воды;
    • пространственно-временные барьеры: 1) литораль с её фитоценозами и ее ёмкостью к поступающим с водосбора веществами; 2) донные отложения и их ёмкость по отношению к осаждающимся питательным и загрязняющим веществам, определяемая химическим составом и характеристиками pH, Eh и содержанием кислорода в пограничном слое «ил-вода»; 3) характеристики температурного и плотностного слоёв скачка;
    • пространственное разнообразие экосистем водоёма — сочетание литоральных и пелагических комплексов, перестройка структур биоценозов.

    Лимитирующие компоненты. Эвтрофикация

    Цикл каждого элемента в биосфере связан с постоянным круговоротом всех элементов, взаимодействующих в ходе единого химического процесса. В результате достигается состояние устойчивого равновесия, поддерживаемое благодаря постоянному продуцированию и потреблению биохимически важных веществ в биосфере. Соответственно при нарушении цикла хотя бы одного элемента нарушаются циклы и других элементов.

    Одной из самых больших трудностей при измерении продуктивности водной экосистемы является необходимость ответить на вопрос — находится ли система в состоянии динамического равновесия, т.е. в устойчивом состоянии ?

    В такой системе поступление вещества и энергии равно их расходу. Продукция находится в равновесии с запасом или скоростью поступления лимитирующего компонента, т.е. компонента, имеющегося в наименьшем количестве. При устойчивом состоянии лимитирующем будет то вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму. Этот «закон минимума» в меньшей степени приложим к переходным состояниям, когда быстро изменяются количества, а значит, и эффект многих составляющих.

    Рассмотрим пример озера, где главным лимитирующим фактором является двуокись углерода (СО2) и продуктивность сбалансирована со скоростью поступления СO2 из разлагающегося органического вещества. Будем полагать, что свет, азот и фосфор при этом устойчивом состоянии были в избытке, т.е. не служили лимитирующими факторами. Если во время бури в воде растворится дополнительное количество двуокиси углерода, то скорость образования продукции изменится и начнёт зависеть также от других факторов. Пока скорость меняется, стационарного состояния нет и эффект минимума отсутствует. Результат зависит от всех (а не от одного) компонентов. По мере расходования разных компонентов продуктивность будет быстро изменяться, пока один из них не станет лимитирующим фактором (возможно, опять СО2). Только после этого скорость функционирования озёрной системы будет вновь регулироваться “законом минимума”.

    Эвтрофирование (эвтрофикация, эвтрофия) вод есть повышение биологической продуктивности водных объектов в результате накопления в воде биогенных элементов под действием антропогенных или естественных (природных) факторов.

    При антропогенном эвтрофировании в пресных водах создаётся в высшей степени неустойчивое состояние с резкими колебаниями (бурное «цветение водорослей» с последующим отмиранием, при котором высвобождаются питательные вещества, вызывающие очередное «цветение»). В таком случае в качестве лимитирующего фактора нельзя выдвигать на первое место какое-то из веществ. Во время таких колебаний фосфор, азот, двуокись углерода и многие другие вещества могут быстро сменять друг друга как лимитирующие факторы.

    В некоторых эвфотических зонах первичная продукция фитопланктона ограничена из-за нехватки фосфатов в доступной форме. В других эвфотических зонах внутренних вод вследствие избытка фосфатов происходит интенсивное цветение водорослей. Как правило, в большинстве олиготрофных вод фосфор считается лимитирующим питательным элементом.

    Меры по деэвтрофированию и оздоровлению водоёмов

    Как оздоравливать и деэвтрофировать эвтрофные водоёмы, т.е. водоёмы, где критические уровни нагрузок превышены и проявляется процесс глубокого нарушения водных экосистем?

    В числе используемых методов есть следующие:

    • прекращение сброса сточных вод и отвод их за пределы акватории;
    • прекращение сброса фосфора за счёт законодательного ог­раничения его использования (например, в составе моющих средств), удаление фосфора из сточных вод, а также последующе­го связывания и осаждения его в водоёмах;
    • использование искусственной аэрации воды с помощью воз­духа или кислорода для усиления окислительной минерализации органического вещества;
    • использование химических средств (альгицидов, коагулян­тов) для подавления жизнедеятельности водорослей и осветления воды;
    • сброс обогащенного питательными веществами гиполимниона озёр;
    • строительство буферных водоёмов, задерживающих поступ­ление биогенных элементов в важнейшие водоёмы;
    • сброс и удаление скоплений водорослей и других растений с последующим их использованием или уничтожением.

    По материалам: Науменко М. А, Эвтрофирование озер и водохранилищ

    Применение перекиси водорода для очистки водоёмов

    Для борьбы с эвтрофированием водоёмов можно использовать перекись водорода. Внесение перекиси водорода уничтожает водоросли, запускает процессы очистки воды полезными бактериями, обогащает воду кислородом. Для очистки воды используют перекись водорода концентрацией 37%. В водоём с рыбой вносят 16 мл перекиси на 1 куб. м воды, в водоём без рыбы вносят 25 мл перекиси на 1 куб м воды. Подробнее о методе можно прочитать в специальной статье (ссылку см. ниже).

    Водоём до применения перекиси водорода

    Водоём после применения перекиси водорода

    Рекомендуем ознакомиться

    Применение перекиси водорода для очистки искусственного водоёма

    Как очистить водоём: перекись водорода

    Экосистема декоративного пруда

    Случается такая ситуация, когда вода в пруде зацветает и приобретает нехороший запах. Чаще всего там нарушен биологический баланс. Чтобы его восстановить, требуется постоянно очищать воду, настраивать систему фильтрации воды и её аэрацию. Для чего нужно очищать искусственный пруд

    У больших по размеру прудов наблюдается прозрачная вода, а в более маленьких искусственных резервуарах вода мутнеет, приобретает нехороший запах. Такой пруд в дальнейшем напоминает больше болото, чем декоративный водоем. Чтобы этого не случилось, необходимо ему обеспечить хороший уход. За счет организации фильтрации и простой уборки достигается прозрачность воды в пруде. При планировании и обустройстве водоема нужно учитывать три параметра: расположение, объем и цель использования. Место лучше подбирать вдали от деревьев. Спадающие листья, негативно влияют на биобаланс пруда. Сам водоем должен находиться под прямыми солнечными лучами не менее 4-7 часов. Водные ресурсы резервуара должны на постоянной основе проходить через систему фильтрации, тем самым обогащаясь кислородом. Декоративный пруд должен быть не более 11 м2 с глубиной 60 см. В нем можно выращивать декоративные растения. Согласно этому стоит подобрать систему очистки воды. Это может быть насос, оснащенный фильтрующим элементом для поддержания воды в чистом виде. Его монтируют на берегу. Насос берет воду с глубины и, проходя через систему очистки, возвращает воду обратно в озеро. Пруд для выращивания рыб должен иметь глубину свыше 85 см. Такой пруд необходимо сделать более крупным по объему, чем декоративный. А значит, объем должен начинаться от 11 м2. Существует система расчета количества рыб на суммарный объем пруда. На 0.25 см тела рыбы необходимо 1 м2 площади водоема. Для того чтобы поддерживать прозрачность воды, нужно установить системы аэрации с многоступенчатым фильтром. Пруд, в котором можно купаться, должен быть по площади более 75 м2, где оптимальная глубина начинается с 1,5 м. Помимо системы фильтрации, большой пруд необходимо обеспечить естественным притоком воды и системой естественной очистки. Пруд нужно разделять на регенеративную зону и купальную. Разделение лучше проводить специальной сеткой, которую необходимо менять раз в 2 года. Эта сетка устанавливается ниже уровня воды на 25-30 см. Насыщение водоема полезной флорой и фауной
    В искусственном водоеме сосуществуют высшие и низшие микроорганизмы. Также там могут параллельно взаимодействовать и микроорганизмы, и насекомые. Большинство простейших микроорганизмов появляются и размножаются самостоятельно, а вот сложные организмы попадают в пруд благодаря человеку. К ним относятся рыбы и растения. Для поддержания и обеспечения биологического баланса, на поверхности пруда должны плавать водоросли-оксигенаторы, такие как болотник, рдест, роголистник, турча, уруть и элодея. Они полезны тем, что в органическом процессе водоросли поглощают продукты переработки, тем самым очищая пруд, а также обеспечивая дополнительный кислород водоему. Это очень благотворно влияет на здоровье экосистемы и поддержания жизни в нем других организмов. При сильном разрастании водорослей, удалять их необходимо вручную. В искусственном водоеме должны присутствовать декоративная растительность. Основной задачей её является затемнение поверхности воды в знойную погоду летом. Водоемы с рыбой должны быть закрыты растительностью на 1/3 от общего объема пруда. Но важно не допускать разрастания растительности более чем на 1/2 .

    (PDF) Экосистемы гиперсоленых водоемов: структура и трофические связи

    426

    ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ том 79 № 6 2018

    ШАДРИН, АНУФРИЕВА

    study primary production processes under hypersaline

    conditions // Estuar. Coast. Shelf Sci. V. 124. P. 24–33.

    Atanasova N.S., Roine E., Oren A., Bamford D.H., Ok-

    sanen H.M., 2012. Global network of specific virus–

    host interactions in hypersaline environments // Envi-

    ron. Microbiol. V. 14. № 2. P. 426–440.

    Beisner B.E., Haydon D.T., Cuddington K., 2003. Alternative

    stable states in ecology // Front. Ecol. Environ. V. 1.

    № 7. P. 376–382.

    Belovsky G.E., Stephens D. , Perschon C., Birdsey P., Paul D.,

    Naftz D., Baskin R., Larson C., Mellison C., Luft J.,

    Mosley R., Mahon H., Van Leeuwen J., Allen D.V., 2011.

    The Great Salt Lake ecosystem (Utah, USA): long term

    data and a structural equation approach // Ecosphere.

    V. 2. № 3. P. 1–40.

    Chen H., Jiang J.G., 2009. Osmotic responses of Dunaliella

    to the changes of salinity // J. Cell. Physiol. V. 219.

    № 2. P. 251–258.

    Cohen Y., Krumbein W.E., Goldberg M., Shilo M., 1977a. So-

    lar lake (Sinai). 1. Physical and chemical limnology //

    Limnol. Oceanogr. V. 22. № 4. P. 597–608.

    Cohen Y., Krumbein W.E., Shilo M., 1977б. Solar Lake (Si-

    nai). 2. Distribution of photosynthetic microorganisms

    and primary production // Limn. Oceanogr. V. 22.

    № 4. P. 609–620.

    Drapun I., Anufriieva E., Shadrin N., Zagorodnyaya Y., 2017.

    Ostracods in the plankton of the Sivash Bay (the Sea of

    Azov) during its transformation from brackish to hyper-

    saline state // Ecologica Montenegrina. V. 14. P. 102–

    108.

    Edgcomb V., Orsi W., Leslin C., Epstein S.S., Bunge J.,

    Jeon S., Stoeck T., 2009. Protistan community patterns

    within the brine and halocline of deep hypersaline an-

    oxic basins in the eastern Mediterranean Sea // Ex-

    tremophiles. V. 13. № 1. P. 151–167.

    Elloumi J., Guermazi W., Ayadi H., Bouain A., Aleya L.,

    2009. Abundance and biomass of prokaryotic and eu-

    karyotic microorganisms coupled with environmental

    factors in an arid multi-pond solar saltern (Sfax, Tuni-

    sia) // J. Mar. Biol. Assoc. UK. V. 89(2). P. 243–253.

    Emerson J.B., Andrade K., Thomas B.C., Norman A., Al-

    len E.E., Heidelberg K.B., Banfield J.F., 2013. Virus-

    host and CRISPR dynamics in Archaea-dominated hy-

    persaline Lake Tyrrell, Victoria, Australia // Archaea

    2013: 370871. doi 10.1155/2013/370871

    Esteban G.F., Finlay B.J., 2003. Cryptic freshwater ciliates in

    a hypersaline lagoon // Protist. V. 154. № 3–4. P. 411–

    418.

    Goh F., Barrow K.D., Burns B.P., Neilan B.A., 2010. Identi-

    fication and regulation of novel compatible solutes from

    hypersaline stromatolite-associated cyanobacteria //

    Arch. Microbiol. V. 192. № 12. P. 1031–1038.

    Golubkov S., Kemp R., Golubkov M., Balushkina E., Litvin-

    chuk L., Gubelit Y., 2007. Biodiversity and the function-

    ing of hypersaline lake ecosystems from Crimea Penin-

    sula (Black Sea) // Arch. Hydrobiol. V. 169. № 1.

    P. 79–87.

    Hammer U.T., 1981. Primary production in saline lake. A

    review // Hydrobiology. V. 81. P. 47–57.

    Ivanova M., Balushkina E., Basova S., 1994. Structural

    functional reorganization of ecosystem of hyperhaline

    lake Saki (Crimea) at increased salinity // Russian J.

    Aquat. Ecol. V. 3. № 2. P. 111–126.

    Jellison R., Melack J.M., 1988. Photosynthetic activity of

    phytoplankton and its relation to environmental factors

    in hypersaline Mono Lake, California // Hydrobiolo-

    gia. V. 158. № 1. P. 69–88.

    Jia Q., Anufriieva E., Liu X., Kong F., Shadrin N., 2015. In-

    tentional introduction of Artemia sinica (Anostraca) in

    the high-altitude Tibetan Lake Dangxiong Co: the new

    population and consequences for the environment and

    for humans // Chin. J. Oceanol. Limnol. V. 33.

    P. 1451–1460.

    Joint I., Henriksen P., Garde K., Riemann B., 2002. Primary

    production, nutrient assimilation and microzoo-

    plankton grazing along a hypersaline gradient //

    FEMS Microbiol. Ecol. V. 39. № 3. P. 245–257.

    Kokkinn M.J., 1986. Osmoregulation, salinity tolerance and

    the site of ion excretion in the halobiont chironomid,

    Tanytarsus barbitarsis Freeman // Australian J. Marine

    Freshwater Res. V. 37. P. 243–250.

    Kolesnikova E.A., Mazlumyan S.A., Shadrin N.V., 2008.

    Seasonal dynamics of meiobenthos fauna from a salt

    lake of the Crimea // The Firth International Confer-

    ence of Environmental Micropaleontology, Microbiol-

    ogy and Meiobenthology (EMMM). Chennai, India.

    P. 155–158.

    Mishra A., Jha B., 2009. Isolation and characterization of

    extracellular polymeric substances from micro-algae

    Dunaliella salina under salt stress // Bioresource Tech-

    nol. V. 100. № 13. P. 3382–3386.

    Moscatello S., Belmonte G., 2004. Zooplankton species

    composition and seasonal evolution in a hypersaline

    temporary pond of the Mediterranean coast (the “Vec-

    chia Salina”, Torre Colimena, SE Italy) // Sci. Mar.

    V. 68. Suppl. 1. P. 85–102.

    Mukhanov V.S., Naidanova O.G., Shadrin N.V., Kemp R.B.,

    2004. The spring energy budget of the algal mat com-

    munity in a Crimean hypersaline lake determined by

    microcalorimetry // Aquat. Ecol. V. 38. № 3. P. 375–

    385.

    Oren A., 2009. Saltern evaporation ponds as model systems

    for the study of primary production processes under hy-

    persaline conditions // Aquat. Microb. Ecol. V. 56.

    №2–3. P. 193–204.

    Oren A., 2011. Thermodynamic limits to microbial life at

    high salt concentrations // Environ. Microbiol. V. 13.

    № 8. P. 1908–1923.

    Pedrós-Alió C., Calderón-Paz J.I., MacLean M.H., Medina G.,

    Marrasé C., Gasol J.M., Guixa-Boixereu N., 2000. The

    microbial food web along salinity gradients // FEMS

    Microbiol. Ecol. V. 32. № 2. P. 143–155.

    Pinder A.M., Halse S.A., McRae J.M., Shiel R.J., 2005. Oc-

    currence of aquatic invertebrates of the wheatbelt re-

    gion of Western Australia in relation to salinity // Hyd-

    robiologia. V. 543. № 1. P. 1–24.

    Por F.D., 1980. A classification of hypersaline waters based

    on trophic criteria // Marine Ecology. V. 1. № 2.

    P. 121–131.

    Post F.J., Borowitzka L.J., Borowitzka M.A., Mackay B.,

    Moulton T., 1983. The protozoa of Western Australian

    hypersaline lagoon // Hydrobiologia. V. 105. № 1.

    P. 95–113.

    Rippingale R.J., Hodgkin E.P., 1977. Food availability and

    salinity tolerance in a brackish water copepod // Mar.

    Freshwater Res. V. 28. № 1. P. 1–7.

    Характеристика экосистемы водохранилища

    ‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» сценарий.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка. querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») переменная форма = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { переключать.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle. setAttribute(«aria-expanded», !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаВариант.classList.add («расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window.fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Ящик для покупок: ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal. domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { форма.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.interceptFormSubmit( Буйбокс.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction. replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox. смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window. buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

    Понимание различий между озерами и водохранилищами · Границы для молодых умов

    Аннотация

    Существует множество примеров того, как деятельность человека изменяет среду обитания видов, включая создание плотин на озерах и реках для создания резервуаров.Мы строим плотины, чтобы создать резервуары, которые обеспечивают водой и вырабатывают электроэнергию для нужд человека. Ученые выяснили, что строительство новых плотин и создание водохранилищ на озерах и реках изменяет местную среду обитания, делая ее непригодной для многих видов, которые когда-то там обитали. Благодаря процессам, известным как экологические потоки, водохранилища могут управляться так, чтобы они напоминали естественные озера. Тем не менее, мы не вели точных записей о том, где мы строили водохранилища, поэтому ученые придумали творческие способы нанести на карту, где эти и связанные с ними плотины встречаются по всему миру. Когда мы знаем, где расположены водохранилища и плотины, мы лучше подготовлены к тому, чтобы определить, как они изменили поверхностные воды на планете и повлияли на животных, растения и людей.

    В чем разница между озером и водохранилищем?

    Озера бывают разных форм, размеров и глубины, а также образуются несколькими способами. Тектонические озера образуются там, где земная кора изгибается или изгибается, создавая естественные бассейны, которые могут заполняться дождевой или речной водой. Так образовалось озеро Танганьика в Африке.Озера также могут образовываться, когда ветер, вода или ледники разрушают земную кору. Великие озера в Северной Америке были образованы ледниками, которые образовали ямы, медленно перемещаясь на протяжении тысячелетий. Когда ледники растаяли 10 000 лет назад, вода заполнила ямы, образовавшие озера. Озера часто связаны с реками, которые впадают в них и вытекают из них, способствуя перемещению воды, питательных веществ и видов через экосистем . Уровни воды в озерах имеют тенденцию изменяться медленно и следовать сезонным закономерностям.Когда весной тает снег или в сезон дождей идут муссоны, озера наполняются. Когда снег тает и дождь стихает, реки сужаются, а уровень воды в озерах медленно снижается.

    Резервуары , с другой стороны, образуются за плотинами , созданными людьми, и варьируются по размеру от прудов с водой, которые находятся за пределами города, до более крупных водоемов, которые заполняют целые каньоны за плотинами. В отличие от озер, образующихся в результате естественных процессов, водохранилища создаются человеком для обеспечения водой и гидроэлектроэнергией собственных нужд [1].Люди строили небольшие водоемы тысячи лет; некоторые водоемы на Шри-Ланке существуют с 300 года! Резервуары большего размера, связанные с плотинами, построенными для водоснабжения или гидроэлектроэнергии, создаются путем перекрытия рек или озер. Резервуар считается большим, если он содержит более 3 миллионов кубометров воды, что примерно равно 1200 плавательным бассейнам олимпийского размера [1]. За последние 100 лет мы построили более крупные водохранилища на крупных реках и озерах, например плотины гидроэлектростанций Налубаале и Киира, которые контролируют уровень воды в озере Виктория в Африке — самом большом тропическом озере в мире (рис. 1).

    • Рисунок 1. Озеро Виктория является основным источником самого длинного рукава реки Нил.
    • Он богат видами и поддерживает миллионы людей в Уганде, Кении и Танзании. Уровень воды в озере поддерживается плотинами гидроэлектростанций Налубаале и Киира, которые находятся на выходе из озера или в начале реки Нил.

    Хотя мы строим водохранилища разных размеров и для разных целей, эти искусственные водоемы имеют две общие черты.Во-первых, люди берут воду из этих водоемов, когда она нам нужна, а это означает, что уровень воды в них меняется совершенно иначе, чем в естественных озерах. Во-вторых, плотины, создающие водохранилища, могут предотвращать или ограничивать перемещение видов как вверх, так и вниз по течению из-за их размера и того, как они изменяют поток воды.

    Мы построили столько больших плотин, что теперь свободно течет только треть самых длинных рек мира, а на остальных есть хотя бы одна плотина [2].В некоторых регионах мира, таких как Техас в США, естественных озер почти нет, но реки там были перекрыты дамбами, в результате чего образовались тысячи водохранилищ [3]. Эти изменения влияют на виды, которые могут жить в этих экосистемах.

    видов говорят нам, что водоемы — это не озера

    Хотя водохранилища могут выглядеть как озера и иногда начинаться из них, виды, обитающие в водохранилищах, отличаются от видов, обитавших в озере или реке до того, как они были перекрыты плотиной (рис. 2). Такие виды, как рыбы, растения и птицы, обитающие в озерах, приспособились к нормальным сезонным изменениям уровня воды.Виды, приспособленные к жизни в озерах и реках, не могут быстро приспособиться к обитанию в водоемах, потому что уровень воды в водохранилищах быстро меняется в соответствии с потребностями человека, а не медленнее приспосабливается к временам года. Когда мы перекрываем реки, водохранилища могут заполниться водой в течение 5–10 лет, заглушая реку и окружающий ландшафт.

    • Рисунок 2. Изменение видов растений, насекомых и животных при преобразовании озера (A) в водохранилище (B) путем строительства плотины.
    • Быстрые изменения уровня воды, вызванные плотиной, влияют на виды, которые могут там жить. Плотина также может препятствовать перемещению видов, особенно рыб, по экосистеме.

    Давайте посмотрим, как рыбы могут реагировать на изменения, вызванные плотиной и водохранилищем. Рыбы могут быть важными индикаторами изменений, потому что, в отличие от птиц или рептилий, они не могут покинуть воду, чтобы избежать каких-либо изменений, происходящих в ней. Из-за этого рыба может погибнуть или быть вытеснена при переводе озер и рек в водохранилища, а эти виды могут быть заменены другими, более приспособленными к новым условиям.Например, чтобы иметь безопасные места для откладывания икры, многим видам рыб требуются определенные типы камней, песка и потока воды, которые встречаются только в определенных частях реки или озера. Многие виды рыб путешествуют по воде между различными частями озера или реки, чтобы есть и размножаться, что имеет решающее значение для их выживания. Однако, когда мы создаем плотины и водохранилища, многие рыбы могут потерять доступ к лучшим местам для откладывания икры или поиска своей любимой пищи.

    Как мы можем уменьшить изменения, вызванные плотинами и водохранилищами?

    Одним из способов уменьшить изменения экосистемы, вызванные плотинами и водохранилищами, является прекращение их строительства, но это оспаривается национальной и международной политикой строительных проектов [4].Еще один способ, которым ученые и сообщества работают над преодолением изменений уровня воды, — это эксплуатация плотин и водохранилищ, чтобы они больше походили на время и уровни естественного озера, посредством процессов, известных как экологические потоки [5]. Это может означать изменение акцента в управлении плотинами и водохранилищами. Вместо того, чтобы сосредоточиться только на обеспечении водой и энергией людей, экологические потоки помогают гарантировать, что выбросы и уровни воды также поддерживают виды, которые когда-то жили в этой экосистеме. Речные пути, такие как объездные дороги, которые избегают городских центров, могут быть построены вокруг дамб, чтобы помочь видам, материалам и питательным веществам перемещаться в другие части экосистемы. Мы также можем демонтировать старые плотины и осушить водохранилища. В сообществах, где люди осознают негативное воздействие плотин на местные виды, начинают сносить большие плотины, которые начинают стареть и могут быть небезопасными. 1

    Хотя у нас есть несколько хороших идей о том, как уменьшить воздействие больших плотин и водохранилищ на наши озерные и речные экосистемы, есть одна большая проблема.Правительства и частные лица не ведут точных записей о том, где мы перекрыли реки или озера, чтобы создать водохранилища. Мы построили много резервуаров, прежде чем поняли, что эти изменения повлияют на растения и животных, с которыми мы делим планету. Ученые и другие исследователи сейчас отслеживают все резервуары на планете. Некоторые ученые и члены сообщества, например те, кто создал Глобальную базу данных о препятствиях для рек (GROD), 2 , используют спутниковые снимки, доступные через Google Earth Engine, для определения плотин на реках Земли. Другие ученые, такие как те, кто создал базу данных AMBER, 3 , работают с членами сообщества, чтобы геотегировать плотины и водохранилища через приложение на своих смартфонах (рис. 3).

    • Рисунок 3. Член сообщества фотографирует плотину и водохранилище и ставит геометки с помощью приложения для смартфона Adaptive Management of Barriers in European Rivers (AMBER) (Изображение предоставлено AMBER Project).

    Когда мы знаем, где находятся водохранилища, тогда правительства, исследователи, владельцы плотин и люди, которые зависят от водохранилищ, могут работать вместе, чтобы определить, как эксплуатировать плотины и водохранилища таким образом, чтобы свести к минимуму воздействие на виды и перемещение питательных веществ и материалов. , и найти места, где мы можем превратить водохранилища обратно в естественные озера и реки.Когда водохранилище больше не нужно и плотину убирают, данные показывают, что экосистемы могут восстанавливаться, и виды начинают возвращаться в реки [6]. По мере возвращения видов возвращаются и местные культурные события и церемонии, которые зависят от них и прославляют их. 1

    Заключение

    Люди построили водохранилища разных форм и размеров, чтобы обеспечить себя водой и гидроэлектроэнергией. Однако, превращая озера и реки в водохранилища, мы изменяем естественные экосистемы и виды, которые могут обитать в этих водоемах.Хотя у нас есть идеи о том, как уменьшить воздействие больших плотин и водохранилищ на наши озерные и речные экосистемы, нам сначала нужно узнать, где они происходят на нашей планете. Ученые работают над поиском и нанесением на карту мест плотин и водохранилищ, а также над поиском мест, где мы можем превратить водохранилища обратно в естественные озера и реки. Один из способов, с помощью которого сообщества и школы могут принять участие, — это участие в этом глобальном картографическом проекте. Например, приложение AMBER может быть загружено и использовано людьми повсюду для отображения местоположения и характеристик плотин. 3 Проект GROD выполнил свои первоначальные задачи, но в будущем для молодых людей, которые хотят участвовать в картировании плотин и водохранилищ, могут быть еще доступны возможности. 4 У молодых людей есть возможность проявить творческий подход и разработать новые методы или внести свой вклад в существующие проекты, помогая документировать места расположения плотин, водохранилищ и другой связанной инфраструктуры. Таким образом, каждый может принять участие, помогая сохранить естественные озерные и речные экосистемы.

    Вклад авторов

    SJ-H и PB вместе написали рукопись и отредактировали ее.PB сделал графику.

    Глоссарий

    Озеро : Область, заполненная водой, расположенная в бассейне, окруженном сушей.

    Экосистема : Сообщество взаимодействующих организмов и их физической среды.

    Резервуар : Увеличенный водоем, созданный с помощью плотины или шлюза.

    Плотина : Сооружение, построенное поперек устья реки или озера для удержания воды и повышения ее уровня.

    Гидроэнергетика : Энергия, получаемая за счет энергии падающей или быстро текущей воды.

    Экологические потоки : Количество, время и качество потоков воды для поддержания как водных экосистем, так и потребностей человека.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    SJ-H подтверждает получение финансирования от Уэльского европейского офиса финансирования и проекта Европейского фонда регионального развития № 80761-SU-140 (Запад). Мы хотели бы поблагодарить рецензентов, которые помогли улучшить качество этой рукописи. Мы также благодарим Бернхарда Ленера и рабочую группу Global Dam Watch за то, что связались с нами и способствовали диалогу о плотинах, водохранилищах и пресноводных экосистемах.

    Сноски

    1. PEW, Демонтаж плотины в штате Вашингтон обещает принести пользу рыбам, китам и людям, https://pew.орг/2AmPQ8m.

    2. Глобальная база данных о препятствиях на пути рек, https://scistarter.org/global-river-obstruction-database-grod.

    3. Адаптивное управление барьерами на европейских реках, AMBER, https://amber.international/.

    4. EOS, Реки Европы — самые затрудненные на Земле, https://eos.org/articles/europes-rivers-are-the-most-obstructed-on-eart.


    Каталожные номера

    [1] Всемирная комиссия по плотинам.2000. Плотины и развитие: новая основа для принятия решений . Лондон, Великобритания: Earthscan.

    [2] Grill, G., Lehner, B., Thieme, M., Geenen, B., Tickner, D., Antonelli, F., et al. 2019. Картирование свободно текущих рек мира. Природа 569:215–21. doi: 10. 1038/s41586-019-1111-9

    [3] Атлас мира. Сколько естественных озер в Техасе? Доступно в Интернете по адресу: https://www.worldatlas.com/articles/how-many-natural-lakes-are-in-texas.html (по состоянию на 12 июня 2020 г.).

    [4] Ансар А., Фливбьерг Б., Будзиер А. и Ланн Д. 2014. Должны ли мы строить больше крупных плотин? Фактические затраты на развитие гидроэнергетического мегапроекта. Энергетическая политика 69:43–56. doi: 10.1016/j.enpol.2013.10.069

    [5] Рихтер, Б.Д., и Томас, Г.А. 2007. Восстановление экологических стоков путем изменения работы плотин. Экол. соц. 12:1–26. DOI: 10.5751/ES-02014-120112

    [6] Рубин, С.P., Miller, I.M., Foley, M.M., Berry, H.D., Duda, J.J., Hudson, B., et al. 2017. Увеличение наносов во время крупномасштабного удаления плотины изменяет прибрежные сублиторальные сообщества. PLoS ONE 12:e0187742. doi: 10.1371/journal. pone.0187742

    Проекты по ликвидации плотин и водохранилищ: сочетание социально-экологических тенденций и стремления к сокращению затрат

    Обзор опыта ликвидации плотин в США и Европе

    Внезапный рост строительства малых плотин начался в девятнадцатом веке в Соединенные штаты.Однако не все структуры контролируются и регистрируются. На основании данных из отчета Информационного портала USGS по удалению плотин (DRIP) c , охватывающего период 1912–2013 гг., и из отчета American Rivers d,e , охватывающего период 2013–2019 гг., мы провели собственный анализ убрана высота конструкции. Всего за 1968–2019 годы было демонтировано 1654 плотины, из них 1250 имеют заданную высоту, примерно 86 % из них представляют собой фактически низкие барьеры (высотой до 7,5 м) — 43,0 % — плотины до 2.5 м, 42,7% — 2,5–7,5 м, 10,9% — 7,5–15 м и менее 1,0% — выше 15 м (см. также рис. 1). Шесть удаленных плотин превышали 30 м (таблица 1). Кроме того, 28% всех удаленных плотин использовались для производства электроэнергии, 22% — для отдыха, 14% — для снабжения пресной водой, 13% — для добычи полезных ископаемых, 7% — для мельниц и лесопильных заводов и 16% — для других целей.

    Рисунок 1

    Высота плотин, снесенных на реках в США и Европе за период с 1968 по 2019 год c,d,e,f,g,h,i,j .

    Таблица 1 Плотины на реках в США уже демонтированы или планируются к демонтажу.

    Интенсивный демонтаж дамб на этих реках начался в 1980-х гг. (рис. 2). В то же время в других отчетах снос дамб представлен с разных точек зрения 17,18,19,20 . Сравнение анализа данных о динамике 1072 удаленных плотин в США показывает, что снос небольших плотин (< 7,5 м) имеет тенденцию к постоянному увеличению (рис. 2). Если прошлые тенденции сохранятся, то к 2050 году в США может ожидаться от 4000 до 36 000 сносов, включая 2000–10 000 сносов дамб (> 7.5 м — по мере регистрации) b . Данные в этих базах данных c,d,e свидетельствуют о том, что 28 % недавно демонтированных плотин были созданы до 1900 г., 50 % были построены между 1900 и 1940 гг., а 22 % были построены после 1940 г. Самые старые объекты, демонтированные в 2015 г., были построен в 1750 году. Только в 30% записей о сносе плотины в базе данных American River указана хотя бы одна причина сноса плотины. Из них есть много разных причин, включая безопасность, ответственность и восстановление.Поэтому нельзя с уверенностью предположить, какая причина является доминирующей.

    Рисунок 2

    Тенденции удаления плотин на реках в США ( A ) и в Европе ( B ) c, d, e, f, 22 . Данные по Европе не включают Швецию, Россию, Уэльс и Шотландию.

    Из-за недостаточных инвестиций, в основном со стороны частных владельцев, плотины часто подвергаются риску во время паводков в прилегающих водах. В 1980-х годах Национальная инвентаризация плотин (NID) b исследовала техническое состояние 8800 плотин (испытания не распространялись на барьеры ниже 7.5 м), большая часть которых находилась в частной собственности. Треть этих сооружений считалась небезопасной.

    Демонтаж двух больших плотин (высотой 32 м и 64 м) в период с 2011 по 2014 год на реке Эльва в периферийных районах границы между США и Канадой был недавно объявлен самым важным проектом по демонтажу плотин в США 20,23 . С 1980-х годов демонтаж плотины стал проблемой для племени Нижняя Эльва Клаллам и экологических организаций. В 1992 году Конгресс принял Закон 24 о восстановлении экосистемы реки Эльва и рыболовства, в котором перечислены популяции рыб, затронутые двумя плотинами 25 , и Конгресс США решил разрешить федеральному правительству приобрести частные дамбы у целлюлозно-бумажной компании. , и было начато исследование потенциальных последствий их удаления 20,24,26,27 .Аналогичные проблемы возникли с бетонной плотиной арочного типа среднего размера под названием Сан-Клементе на реке Кармель в Калифорнии, что впоследствии привело к ее демонтажу в 2015 году (таблица 1). В 2008 году его вместимость составляла всего 86 000 м 3 , что составляло 5% от его первоначального объема 15 .

    Потеря первоначального объема наблюдалась в резервуарах старше 40 лет в США, стоимость восстановления которых составила бы примерно 90% от цены новых объектов. Следовательно, в начале 1960-х годов были приняты решения о ликвидации некоторых средних и крупных плотин 21 .

    Одной из причин демонтажа небольших плотин является забота об общественной безопасности 28 . В частности, эти низкие барьеры представляют серьезную угрозу для пользователей рек. Десятки тысяч таких плотин были построены в США после 1800 г. для обеспечения работы мельниц, лесопилок и сбора питьевой и технической воды 29 . С 2000 по 2015 год Ассоциация государственных служащих по безопасности плотин (ASDSO) k задокументировала 241 смертельный случай и 98 травм в 282 инцидентах, связанных с переходом людей через небольшие плотины с низким напором (данные по 42 штатам).

    В европейских странах отсутствует единая система инвентаризации и мониторинга состояния речных дамб, поэтому доступ к данным осуществляется внутри каждого отдельного государства. На основании данных из текущего отчета DRE f и других данных, собранных государственными учреждениями h,i,j,l,m,n,o,p,r,s , наш собственный анализ был проведен в по высоте снимаемой плотины и тренду времени сносов, а также интенсивности сносов. Всего за 1996–2019 годы было демонтировано 342 объекта, примерно 95% из которых — так называемые низкие барьеры — по типу США — 54.7 % составляют плотины высотой до 2,5 м, 40,6 % — высотой 2,5–7,5 м, 2,3 % — объекты высотой 7,5–15 м, 2,0 % — выше 15 м (рис. 1). Только одна снятая плотина превышала 30 м; снос плотины на реке Селюне во Франции начался в 2019 г. (табл. 2). Интенсивный демонтаж плотин на европейских реках начался примерно в 2006-м (рис. 2) и продолжался менее 10 лет, что касается невысоких сооружений (< 7,5 м). Для более крупных плотин тенденция постоянно сохраняется на одном уровне (рис. 2).

    Таблица 2 Крупные плотины на реках Европы, которые уже снесены или которые планируется снести. Источники: a,e,h,j,m 21,22,37,39,41,42 .

    Данные, собранные DRE и используемые в этом исследовании, обычно включают местоположение каждой снесенной плотины, но информация о ее высоте или дате сноса часто недоступна (например, в Швеции, Финляндии и Великобритании).

    Массовое внедрение работ по снятию невысоких искусственных речных барьеров связано с началом действия Водной рамочной директивы (РВД) (2006/118/ЕС), которая была реализована в 2006 г. 10,30,31 .ВРД значительно усилила стимулы для восстановления, способствуя тем самым улучшению экологического состояния водоемов. В соответствии с требованиями ВРД Министерство охраны окружающей среды Испании (MAPAMA) м разработало в 2006 г. Национальную стратегию восстановления рек, включая некоторые из проектов, описанных в этом документе 32 . Министерство окружающей среды Франции и правительство Швеции впервые в ЕС поддержали различные проекты по восстановлению рек. Новаторские проекты WFD по управлению водными ресурсами, реализованные в период с 2009 по 2015 год, были направлены на повышение важности прогрессивного комплексного восстановительного костюма 30 .

    Для Великобритании национальная база данных разделена между четырьмя независимыми юрисдикциями (Шотландия, Уэльс, Северная Ирландия и Англия) с отдельными агентствами, работающими в этих четырех юрисдикциях. Данные по Северной Ирландии не были доступны для этого исследования. В Шотландии органом, отвечающим за содержание водоемов, является Шотландское агентство по охране окружающей среды (SEPA).Водохранилища Шотландии регулируются Законом о водохранилищах 33 . До принятия закона местные советы отвечали за сбор данных и обслуживание водохранилищ и плотин. На основании данных SEPA за период 2011–2020 гг. четыре водохранилища были признаны законсервированными: два в 2017 г., одно в 2018 г. и одно в 2019 г. Высота плотин колеблется от 1,2 до 3,0 м. Кубатура на верхнем уровне воды колеблется от 40 000 до 95 000 000 м 3 . Самые старые плотины были построены в 1863 г., а самые новые – в 1970-х гг. (Приложение, таблица А1).

    Natural Resource Wales (NRW) — это учреждение, которое собирает и ведет данные обо всех водохранилищах, спроектированных или способных удерживать более 25 000 м 3 воды над естественным уровнем любой части земли, примыкающей к ним, определяемой как «большие поднятые водохранилища» в соответствии с Законом о водохранилищах 34 . В реестре обслуживаются два типа водоемов: водохранилища (запруженные) и неводохранилища (откачиваемые/беспрепятственные). Проанализированные данные свидетельствуют о том, что первые плотины были выведены из эксплуатации в 1986 г., а самые последние – в 2017 г.Самая старая плотина построена в 1830 г., а самая новая – в 1977 г. Емкость водохранилищ колеблется от 32 000 до 2 000 000 м 3 . Высота плотин варьируется от самых маленьких плотин высотой примерно 2,0 м до самых высоких, измеряемых 20,0 м (Приложение, Таблица A2). Плотина Ллаэрон высотой 20 м, построенная в середине 1860-х годов, была выведена из эксплуатации в 2019 году из соображений безопасности после закрытия близлежащего карьера, опустошения водохранилища и сохранения нетронутой конструкции плотины в целях культурного наследия.Кроме того, тот же подход был использован при демонтаже плотины и водохранилища Раткоед (высотой 8 м).

    Имеющиеся данные по Англии, предоставленные Агентством по охране окружающей среды (EA) h , включают только резервуары объемом более 25 000 м 3 . Следовательно, в некоторых случаях реализованные действия влекут за собой только снижение количества удерживаемой воды до менее 25 000 м 3 , что позволяет избежать необходимости соблюдения правил полного демонтажа любых плотин, связанных с водохранилищем, уменьшения барьеров или сам водоем.Таким образом, эта система регистрации не относится к высоте плотин. По полученным данным с 1984 г. редуцировано 251 водохранилище. Самый старый из этих водохранилищ введен в эксплуатацию в 1758 г. , а самый новый – в 2014 г. Средний возраст водохранилища на момент снятия с учета превысил 95 лет. , в диапазоне от 0 до 232 лет (приложение, таблица A3).

    Безопасность считается основной причиной демонтажа или вывода плотин из эксплуатации в Великобритании из-за расположения плотин в густонаселенных районах 35 .Другие общие факторы включают восстановление экосистемы и восстановление канала. Кроме того, экосистемные услуги считаются очень важными при рассмотрении процесса вывода из эксплуатации / удаления плотин в Великобритании 36 .

    Согласно данным по Швеции, полученным от Шведского метеорологического и гидрологического института (SMHI) i и доступным в 2013 г., из 5 280 плотин, зарегистрированных в реестре, 557 были демонтированы или снесены (Приложение 1, Таблица A4), из которых 190 имели доступные данные о своем росте.Из 190 плотин с определенной высотой только 2 превышали значение 7,5 м (10 и 8 м соответственно), что составляет 1% от общего числа плотин. 13 плотин попали в диапазон 5–7,5 м, что составляет менее 7%. Почти половина (49%) разобранных дамб была высотой 2,5–4,9 м. Остальные 82 плотины (43%) не превышали 2,5 м. Согласно анализу 37,38 , большинство плотин, демонтированных или рассматриваемых для демонтажа в Швеции, являются низкими плотинами. В этом случае безопасность, закон и политика, экономика и экология считаются основными причинами удаления плотины.

    Шведские данные имеют сходство с соседней Норвегией, в которой зарегистрировано 4758 плотин в официальной базе данных Норвежского управления водных ресурсов и энергетики (NVE) j . Из них по состоянию на 2019 год выведена из эксплуатации, демонтирована или модернизирована 61 плотина (Приложение, Таблица А5). Размер плотины варьируется по длине — примерно от 3 до 743 м — и по высоте — примерно от 1 до 25 м. Эти более крупные дамбы (> 5 м) были выведены из эксплуатации в процессе опускания или модернизированы путем их поднятия, например Интакканал Кикельсруд (14. 0 м), Store Vargevatn (10,5 м), Stolsvatn (17,0 м), Høgefoss (8,5 м), Embretsfoss (12,5 м), Namsvatn Hoveddam (20,0 м), Skjerkevatn (15,4 м) и Møsvatn (25,0 м) (см. Приложение, Таблица A4). Обоснование процесса вывода из эксплуатации или удаления доступно примерно для одной трети зарегистрированных случаев вывода из эксплуатации или удаления плотины 40 . При демонтаже плотин принимается во внимание ряд соображений, т. е. воздействие на биоразнообразие, использование сооружений населением, гидрологию и культурное наследие, связанное со сооружениями.Однако в большинстве случаев четко не указано, делается ли это с целью охраны окружающей среды или для обеспечения лучшего общественного использования территории.

    Министерство окружающей среды Франции ведет полную инвентаризацию плотин на реках Франции. Самое последнее обновление в 2017 году показывает, что более ок. 90 000 препятствий (всех типов) и ок. 70 000 из них — плотины с водосливами. Демонтаж трех плотин на притоках Луары в 1996–1998 гг. стал первой крупной операцией по демонтажу плотин во Франции 41 .Сент-Этьен-дю-Виган (высота 12,0 м), Мезон-Руж (3,8 м) и Кернанскильек (14,0 м) были снесены и имели общие черты: плохое техническое состояние, преклонный возраст сооружений и положительный прогноз восстановления миграции рыб. .

    В Польше зарегистрировано 32 972 плотины в официальной базе данных Государственного водного хозяйства Польши (PGW Wody Polskie) n . ОТКЗ — это учреждение, которое собирает и хранит данные обо всех больших и больших плотинах. Однако в базе данных ОТКЗ o данных о снесенных водохранилищах и плотинах нет.Три плотины столкнулись с трудностями при строительстве, но были восстановлены. Плотина Вилкувка высотой 10 м и мощностью 26 200 м 3 (табл. 2) готовится к сносу в 2020 г. Эта плотина была повреждена небольшим весенним паводком в 2019 г. из-за проблем с конструктивным дефектом. Есть несколько выведенных из эксплуатации плотин, ожидающих плана действий (см. Приложение, Таблица A6).

    Россия предлагает особый случай удаления плотины. Здесь в период перехода от СССР к Российской Федерации и перехода от государственной собственности на все гидротехнические объекты к частной собственности многие плотины утратили свой статус и остались без государственной регистрации.Таким образом, отсутствие права собственности является основной проблемой при обслуживании существующих плотин, что приводит к классификации плотин определенного типа: заброшенные (то есть не принадлежащие владельцу). Ситуация привела к отсутствию контролируемого обслуживания таких плотин и потере стандартов безопасности. С момента принятия Водного кодекса Российской Федерации п проблема в настоящее время решается либо путем оформления прав собственности на плотины, либо путем демонтажа плотин. Кроме того, федеральный закон q сформулировал основные подходы к демонтажу заброшенных плотин.Все существующие заброшенные плотины представляют собой невысокие плотины (высотой < 10 м) мощностью примерно 1–3 млн м3 3 . Насколько нам известно, более крупные плотины в России никогда не демонтировались. Недавно был опубликован обзор этих подходов t . Согласно официальной статистике Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору России (ФСЭТНОР), в 2008 г. в России насчитывалось 6 816 заброшенных невысоких плотин, а в период с 2010 по 2014 г. ежегодно демонтировалось от 319 до 945 плотин (Приложение 1, А7). ).

    Социально-экономические вопросы демонтажа плотин: тематические исследования и примеры

    Важно подчеркнуть, что проекты демонтажа плотин должны учитывать интересы различных заинтересованных сторон.

    Из 1100 плотин, демонтированных до 2016 г. в США, только 130 из этих демонтажных работ прошли экологическую или геоморфологическую оценку, и менее половины из них включали исследования до и после демонтажа 43 . Как подчеркивают Дуда и соавт. 24 , несмотря на то, что многие плотины были удалены в США, исследования по оценке экосистемных изменений физических, биологических и химических свойств рек и их окончательного воздействия на потенциал восстановления ограничены. После многочисленных опытов с проектами по демонтажу небольших плотин во Франции были рекомендованы новые аналитические методы, помогающие понять и интерпретировать это противоречие посредством использования двух взаимодополняющих подходов 44 . Первый подход – это геоисторический подход. Второй метод основан на политической экологии. Он основан на предположении, что для лучшего понимания и интерпретации противоречий, связанных со сносом плотин, необходимы эти два взаимодополняющих подхода. Также важно создать дополнительные сценарии, учитывая краткосрочные и долгосрочные последствия и представив возможный ход событий как в случае сохранения плотины, так и в случае ее удаления.Комплексные планы могут предоставить местным сообществам возможности, связанные с новыми формами развития территорий, ранее занятых водохранилищами, которые могут эффективно и успешно обеспечить большие социальные и экономические выгоды 45,46 . Примеры проектов по демонтажу плотин на реках в США, Швеции, Финляндии, Нидерландах и Франции показывают важность участия общества в процессе принятия решений (рис. 3), хотя проекты становятся более подходящими для нужд широкой общественности 4 .

    Рис. 3

    Ход формального обсуждения демонтажа плотин в различных регионах Европы и США: объекты обсуждения, основные причины, участники и вовлеченность участников.

    Исследование, проведенное в Нидерландах, выявило три типа подходов к проектам, связанным с восстановлением систем водоснабжения: приверженность, привлекательность природы и сельский ландшафт. Сообщества, представляющие приверженный и сельский типы, более заметно выражают обеспокоенность и противодействие проектам восстановления или ренатурализации 47 .В США, в Новой Англии, местные общины привержены наследию плотин, подобно европейским случаям 4 , в то время как на индейских территориях, например, река Кламат на границе Калифорнии и Орегона, существует более заметна разница между коренными народами, экономически и культурно зависимыми и духовно связанными с в значительной степени неизмененной окружающей средой, и поселенцами, занимающимися современным сельским хозяйством 48 . В данном случае решение о сносе четырех плотин стало результатом консенсуса, достигнутого более чем двадцатью группами заинтересованных сторон.В Новой Англии, за исключением коренных народов, местные сообщества продемонстрировали значительную приверженность преобразованию ландшафта, часто воспринимаемого широкой общественностью как природное, а также культурное наследие, в котором плотины в значительной степени сформировали понимание истории и экономики региона. Это явление отражено, например, в использовании плотин в качестве символов в городской геральдике 4 . Однако в регионе Новой Англии проживает ряд коренных жителей и индейских племен, признанных на федеральном уровне.Один из них участвовал в масштабном проекте по демонтажу плотины (на реке Пенобскот в 2012–2013 гг.) 49 . Ситуация в штате Висконсин складывалась аналогично ситуации в Новой Англии 50 . С 1960 года демонтировано 80 объектов средней высотой 4,3 м. Все рассмотренные к демонтажу плотины уже не выполняли своих хозяйственных функций, а затраты на их ремонт значительно превышали затраты на снос 51 . Несмотря на это, этот проект встретил значительное общественное сопротивление.Жители выразили свои сомнения, такие как стоимость прилегающей недвижимости после удаления водохранилища, имущественные вопросы с открытой земли, потеря рекреационных функций или внешний вид земли, опасаясь создания непривлекательного водно-болотного угодья 50 . Однако, как заявили Wyrick et al. 52 , чьи исследования проводились в Нью-Джерси, жители, живущие рядом с плотинами, подлежащими демонтажу, часто возлагали большие надежды на биофизические изменения водотоков, а также на увеличение стоимости недвижимости и рекреационного потенциала.Другим примером является исследование общественного восприятия плотины Мактакуак в Нью-Брансуике (Канада) 53 . Племя первой нации призвало к сносу плотины. В итоге этого не произошло. Жители хотят сохранить конструкцию на месте даже после прекращения производства энергии.

    Есть также примеры сопротивления сносу, т. е. во Франции и Швеции. По данным организации European River Network (ERN) s , примером этого явления является плотина Путес на реке Алье во Франции.20-летняя борьба за снос плотины закончилась в конце 2011 года. Был достигнут компромисс; плотина будет сохранена, но будет понижена и значительно изменена. Кроме того, плотина Блуа на Луаре, введенная в эксплуатацию в 1970 году и остановленная в 2005 году, ожидает решения о своем будущем.

    Кроме того, снятие барьеров на реках имеет финансовые последствия. Например, сметная стоимость ремонта небольшой дамбы Серого водохранилища (Нью-Йорк; Блэк-Ривер) составляла 1,5 миллиона долларов США, а ее демонтаж в 2002 году стоил 0.3 миллиона (долларов США) 54 . Французский национальный речной центр восстановления 55 внес свой вклад в удаление Сент-Этьен-дю-Виган, Мезон-Руж и Кернанскильек, общая стоимость которых оценивается в 5,3 миллиона (евро). Удаление плотины Сент-Этьен-дю-Виган привело к тому, что соседний город потерял значительные финансовые ресурсы. Налоги, взимаемые с плотины, составляли 7,5% налоговых поступлений города. По тем же причинам в 2007 г. была снесена 6,1-метровая плотина Фотоу на реке Бом, притоке Луары.Стоимость сноса составила около 0,2 миллиона евро 56 . По оценкам, общая стоимость демонтажа плотин в США к 2050 г. составит от 50,5 млн (долл. США) до 25,1 млрд (долл. США) (в среднем 10,5 млрд (долл. США), медиана 416,5 млн (долл. США)), плотин обойдется в 10–30 раз дешевле, чем содержание и ремонт этих плотин 54 .

    Последствия демонтажа плотин для окружающей среды

    Наличие плотины создает как минимум две различные системы с различными абиотическими и биотическими условиями выше и ниже по течению от инфраструктуры 57 .Концептуальные модели 57 изображают ключевые физические и биологические связи, определяющие экологические меры по ликвидации плотин 58 . Лица, принимающие решения, должны учитывать ряд технических и экологических проблем, таких как величина и скорость эрозии материала, накопленного в водохранилищах, перенос взвеси и накопление обломков вниз по течению от плотины, влияние падения уровня грунтовых вод. по управлению водными ресурсами и инфраструктуре вверх по течению от плотины и возможному распространению инвазивных и чужеродных видов 59 .Кроме того, сам процесс сноса представляет собой большой риск для окружающей среды, в зависимости от типа процедур и материалов (например, типа топлива, взрывчатых веществ и т. д.), используемых в процессе сноса 45 . Поток азота и эвтрофикация в прибрежных водосборных бассейнах могут иметь возможное негативное воздействие на окружающую среду, особенно для небольших эстуариев 60 . В случае с ихтиофауной и бентосом удаление плотины привело к значительной трансформации рыбных сообществ. При этом в связи с активизацией скопившегося в водохранилище мусора следует считать временное ухудшение условий обитания видов, населяющих участки рек ниже разобранной плотины 61 .Многолетние исследования, проведенные в Дании, свидетельствуют о значительном увеличении популяции морской форели как вверх, так и вниз по течению от снесенной плотины, несмотря на незначительные изменения качества среды обитания. В большинстве случаев удаление барьера на реке влияет на то, насколько быстро она может быть заселена рыбными сообществами 43 . Примеры показывают, что повторное заселение проходными рыбами наблюдалось в первый год после демонтажа сооружений 20,61 . Появились благородные виды рыб, такие как морская форель, лосось, карповые эндемичные виды 14 .Однако исследования показали, что удаление двух барьеров на реке Вулф (штат Висконсин, США) не привело к существенному увеличению движения рыбы или немедленному заселению новых доступных местообитаний 62 . В Швеции снос плотин привел к сокращению численности некоторых таксонов макробеспозвоночных в нижнем течении и обнаружил снижение таксономического разнообразия, а тот же эффект сноса плотин сохранился или даже усилился с течением времени 63 . В трех участках реки Олентанги (Огайо, США) было отмечено начальное снижение количества макробеспозвоночных между ~9 и ~15 месяцами после снятия плотины, и после этого все переменные постоянно увеличивались 64 .

    Например, в районе Великих озер (США) искусственные барьеры, такие как дамбы, могут ограничивать распространение экзотических видов, а здесь удаление дамб может нанести вред местной рыбе 65 . В этом контексте был предложен целостный подход (а не только вывод из эксплуатации барьера) между регулированием стока и активным искоренением экзотических рыб в ручьях Аризоны (США) для успешного сохранения местных видов 66 .

    Восстановление с точки зрения продольной связности позволяет новой проницаемости плотины вдоль речной системы с точки зрения перемещения и рассредоточения видов 67 .Особенно интересны в этом контексте тематические исследования в Испании, проведенные в бассейне реки Сегура (юго-восток Испании) 31 , и в Северной Испании (плотина Энобиета, Наварра). сообщества и качество воды до недавно завершенного запланированного демонтажа 68 .

    Проблема восстановления абиотической среды в целом кажется особенно сложной из-за противоречивого опыта во всем мире. В большинстве случаев анализ демонтированных к настоящему времени плотин показал быстрое начало процесса эрозии отложений водохранилища 23 . В зависимости от структуры накопившихся наносов, вариантов демонтажа дамб и пространственно разнородных реакций окружающей среды речная система каждый раз быстро восстанавливалась. Однако каждый случай следует расследовать отдельно из-за географического контекста, характера реки и развития близлежащих земель 43 .Механическое удаление наносов оказывает наименьшее воздействие на экосистему ниже по течению, но является наиболее дорогостоящим вариантом. С другой стороны, самопроизвольная эрозия/удаление отложений водохранилища восстановленной речной системой оказывает негативное воздействие на окружающую среду ниже по течению от удаленного сооружения, но это наименее затратный вариант 23 . Правильно выбранный вариант вывоза гидротехнических объектов (частичный вынос, медленный, быстрый) ограничивает влияние (способ) эродируемых отложений на загрязнение окружающей среды ниже по течению 23,69 . Например, для удержания загрязненных отложений в водохранилище неполный снос плотины Энобиета (Испания) 68 . В отношении удаления материалов были описаны различные варианты поведения. В некоторых случаях наблюдалось быстрое удаление, например, в плотинах Грейнджвилл и Льюистон на реке Айдахо Клируотер (США), где донный материал был удален из желоба водохранилища в течение недели и . В противном случае также может наблюдаться очень медленное опорожнение наносов, например, после демонтажа плотины Невайго — река Маскегон (Мичиган, США) опорожнение наносов может продолжаться 50–80 лет 70 .В некоторых случаях, когда отложения в водохранилище крупнозернистые и минимальны, а участки ниже по течению устойчивы к эрозии, морфологические реакции русла незначительны. Такой эффект был достигнут после демонтажа двух плотин на реке Пенобскот в штате Мэн в США (плотины Great Works и Veazie — высотой 6 и 10 м) 71 . Хотя в целом существуют некоторые негативные экологические последствия сноса плотин, было замечено, что эти воздействия на речные экосистемы, как правило, недолговечны.

    Примером может служить река Эльва, где, как представлено Duda et al. 20 , «в реставрации были как первые успехи, так и неудачи, а конечные результаты и уроки будут раскрыты в ближайшие десятилетия». В течение первых пяти лет после снятия дамб 65 % наносов (приблизительно 15,5–19,3 млн т) было сброшено 22 и перенесено по реке 69 . Период негативного воздействия отложений на Эльве из-за сноса плотины, по-видимому, прошел 23 .

    Процессы принятия решений: выделение различий между Европой и США

    В нашей оценке мы показываем заметные различия в социальных и экономических тенденциях в США и Европе в отношении устранения барьеров на реках и водохранилищах. Эти различия становятся еще более заметными при удалении более крупных водных объектов. Низкие барьеры были сняты как в США, так и в Европе из-за длительного периода низкой экономической выгоды. Кроме того, их удаление может быть достигнуто с низкими затратами, обеспечивая при этом значительные экологические преимущества 58 . Тем не менее, проекты удаления в разных странах происходят в разных временных масштабах. Тенденция удаления барьеров в США неуклонно возрастала с течением времени, тогда как в Европе увеличение с 2 до максимум 45 удаленных барьеров ежегодно происходило в 2006–2014 гг. (рис. 2) в связи с экономическими и политическими директивами Европейской комиссии 30 . Существует заметная корреляция между выполнением положений Водной рамочной директивы и запуском структурных фондов ЕС в перспективе 2007–2013 гг. и количеством демонтированных плотин.

    В положениях ВРД ЕС указано, в частности, что к 2015 г. необходимо достичь хорошего состояния воды. Кроме того, два географических региона различаются по степени владения плотинами. В США большинство крупных плотин находятся в частной собственности (по данным NID, NABD и American Rivers) и «стареют», а тенденция количества демонтированных сооружений неуклонно растет (рис. 2). В Европе в основном национальные правительства контролируют плотины и водохранилища или совместно используют объекты в рамках государственно-частных партнерств. В Европе, в случае государств-членов ЕС, техническое обслуживание гидроэлектростанции было достигнуто «любой ценой». Инвестиции в водное хозяйство субсидируются дешевыми кредитами Европейской комиссии и Европейского инвестиционного банка (ЕИБ) 72 . В Европе водоемы существовали со времен средневекового культурного ландшафта 73 ; в США история документирования водоемов началась в первой половине девятнадцатого века 17 . В США, например, на территории коренных народов искусственные водоемы не являются историческими объектами; следовательно, участие заинтересованных сторон (коренных народов) в обсуждении демонтажа плотин является преобладающим 4,20 .Другим примером на американском континенте является Новая Англия, где представлен более европейский подход к обслуживанию плотин и водохранилищ 4 .

    На основе обзора литературы мы пересмотрели аргументы «за» и «против» в публичных дебатах о сносе плотин и ликвидации водохранилищ в Европе и США (таблица 3). Как в США, так и в европейских странах наиболее распространенными критериями удаления малых и больших плотин являются потеря их первоначальной функции и потеря полезности (функционального назначения).Есть аргументы в пользу реконструкции пути миграции рыб и плохое техническое состояние, которое может привести к потенциальному отказу в будущем. Это особенно актуально при рассмотрении сложных объектов в городских районах, где вопросы безопасности считаются основной причиной демонтажа или демонтажа дамб 36 . В странах, переживающих непрерывную экономическую трансформацию, возникают проблемы с заброшенными постиндустриальными водными объектами. Эта проблема в большей степени затрагивает Россию, где с 2006 года началась вывозка заброшенных «обломков» коммунизма.В случае европейских стран очевидна сильная экономическая зависимость от существующих крупных плотин. Часто снос считается излишними затратами; вместо этого новая плотина строится непосредственно ниже или выше, как в случае с норвежскими плотинами (например, Кюкельсруд, Сторе Варгеватн, Намсватн Ховеддам, Скьеркеватн) и немецкими плотинами (например, Хербрингхаузер). В США есть примеры снятия более ста заграждений на реках в Новой Англии 4 , восьмидесяти в Висконсине 50 , а также планируется снять четыре большие плотины на реке Кламат, на границе Орегона и Калифорнии. 48 ; одним из решающих критериев для снятия была высокая стоимость модернизации (табл. 3).И в США, и в Европе коренные народы поддерживают снятие барьеров на реках. В случае проектов по демонтажу плотин на реках Эльва и Кламат коренные американцы участвовали с самого начала процесса, выдвигая аргументы в пользу восстановления земель, возможности ловли лосося и важности культуры и верований 29, 48 . В Северной Европе коренные жители Швеции и Норвегии саамы, в свою очередь, настаивали на экономической выгоде от демонтажа дамб в виде возвращения ценных пастбищ и возможности устранения барьеров на пути сезонной миграции северных оленей 74 .Основными аргументами против удаления плотины являются утрата культурного наследия, сентиментальная и эмоциональная привязанность к плотине и водохранилищу, опасения по поводу загрязнения и ухудшения ландшафта, страх перед исчезновением рек и появлением непривлекательных водно-болотных угодий, а также связанное с этим снижение стоимости земли. . Опасения по поводу ухудшения качества окружающей среды обоснованы, пример высоких концентраций загрязняющих веществ ниже выведенной из эксплуатации плотины Энобиета 68 . Исследования в Новой Англии указывают на необходимость более точной оценки выброса загрязняющих веществ после сноса 60 .Только там, где проекты прошли тщательную научную проработку, критика исчезает из обсуждения, например, проект на реке Эльва или плотина Тиккурила в Финляндии. В случае с рекой Эльва один из подходов заключался в сборе как можно большего количества основных исследований до удаления 20 . Процесс до демонтажа плотины Тиккурила был, конечно, короче, чем на реке Эльва, но схожесть предпринятых действий очевидна 75 . Другие аргументы против снятия плотины включают высокую стоимость сноса и восстановления реки или противодействие монополизации функций реки как пути миграции отдельных видов рыб за счет полезности функций водохранилищ.В частности, во время проектов по реке Селунэ 76 и реке Алье во Франции (отчет Европейской речной сети) s и во время проектов в Швеции выдвигался аргумент о том, что река должна служить более широкому сообществу, а не только избранным видам рыб. 37,38 . Опыт Новой Англии показывает, что в некоторых случаях целесообразно использовать альтернативы демонтажу плотин, которые могут сохранить водохранилище, улучшая поток рыбы и безопасность 60 . Например, был достигнут компромисс с плотиной Путес на реке Алье во Франции, где плотину не демонтировали, а модернизировали.Мы продемонстрировали ход процесса принятия решения на рис. 3. Мы обнаружили, что основными причинами формального обсуждения являются обесценивание функций, экономия средств, технические условия и экологические проблемы. Ранг функции зависит от того, будет ли ликвидирована большая плотина с многофункциональным водохранилищем или низкий барьер для улучшения метаболизма рек и продуктивности экосистем рек. Основные заинтересованные стороны, участвующие в процессе, и их позиции следующие: (1) администрация (национальный-региональный-местный уровень), политики, научные эксперты и бизнесмены, которые представляют нейтральные/смешанные взгляды, особенно бизнесмены и политики, в зависимости от их местонахождения. ; (2) экологические организации и коренные народы, постоянно занимающиеся устранением препятствий на пути рек; и (3) местные сообщества, обычно находящиеся вблизи плотин и водохранилищ, которые выступают против их ликвидации (рис.3). Заметно четкое разделение регионов на характерные группы стран, репрезентирующие установки их стейкхолдеров. США — единственный регион, в котором все заинтересованные стороны участвуют в процессе. Однако нельзя сказать, что это оптимальный вариант для снятия дамб. Это было подчеркнуто Фоксом и др. 4 , Germaine and Lespez 76 о том, что участие слишком большого числа заинтересованных сторон удлиняет процесс, а растущие с течением времени конфликты часто смещают процесс принятия решений в пользу государственного управления и политических субъектов.

    Таблица 3 Основные аргументы в общественной дискуссии о выводе плотин из эксплуатации на основе проанализированных тематических исследований.

    Во всех странах и регионах, рассматриваемых в данном исследовании, государственные органы преимущественно обладают значительными полномочиями по принятию решений, в основном благодаря своему контролю над юридическими и финансовыми инструментами для реализации соответствующих проектов. Интересный пример этого происходит в странах Центральной и Восточной Европы, включая Польшу. Несмотря на интеграцию с Европейским союзом в 2005 году, количество заинтересованных сторон в процессе принятия решений, связанных с демонтажем плотин, остается ограниченным, и вся ответственность за решение лежит на государственной администрации.Таким образом, можно сделать вывод, что механизмы принятия решений и уровень экологического сознания изменились незначительно, несмотря на то, что с момента политической трансформации в Польше прошло 30 лет. Анализ отношения заинтересованных сторон в отдельных странах Европы также показывает, что нет единообразной реализации процедур в области управления водными ресурсами и защиты водной среды, разработанных в ЕС, и модели процесса принятия решений по ликвидации плотин с участием еще предстоит добиться более широкого участия заинтересованных сторон, например, в США.Поэтому важным элементом будет разработка правил (процедур) участия общественности в процессе создания, модернизации или ликвидации водохранилищ от стадии концепции до стадии реализации. В настоящее время в ЕС участие общественности в этой сфере маргинализировано 47 и чаще всего ограничивается консультациями с общественностью при получении решений по состоянию окружающей среды — формальное требование Водной рамочной директивы.

    Следует подчеркнуть, что модель процесса принятия решений в США следует использовать для будущей деятельности в этой области знаний.Поэтому рекомендуется целостный подход, учитывающий всю речную систему с глубоким и подробным пониманием местных особенностей (например, присутствие инвазивных видов вверх по течению и потенциальные последствия для другой косвенно затронутой инфраструктуры ниже по течению). Примером этого является водосборный бассейн реки Уилламетт в штате Орегон (США), где активное управление позволит восстановить непрерывность 52 % водотоков при снижении производства электроэнергии и запасов воды всего на 1 %. .6% 78 . Другим примером, подчеркивающим негативные последствия, является выборочное удаление плотин в бассейне реки Алье во Франции, где удаление одной плотины не решило проблему отсутствия речного континуума (FNRRC) 55 .

    Услуги водных экосистем водохранилищ в полузасушливых районах: устойчивость и управление водохранилищами

    Услуги водных экосистем водохранилищ в полузасушливых районах: устойчивость и управление водохранилищами

    Автор(ы)

    Г.Гункель, Д. Лима, Ф. Сельге, М. Собрал, С. Каладо

    Аннотация

    Многоцелевое использование водохранилищ широко распространено, но между водопользователями часто возникают конфликты по экологическим, экономическим и социальным соображениям. Продвижение услуг водных экосистем является успешным подходом к передовому управлению водохранилищами. Основными услугами водной экосистемы являются товары и блага для человека, такие как чистая вода и гидроэнергетика. Устойчивость водных экосистемных услуг должна быть целью плана управления водохранилищем, и, следовательно, необходимы надлежащее качество воды и преимущественно мезотрофные условия.Однако во многих тропических водоемах процессы эвтрофикации развиты, и необходима повторная олиготрофизация, как это успешно реализовано в озерах умеренного пояса. Процессы эвтрофикации и реолиготрофный потенциал тропических водоемов существенно отличаются от экосистем умеренного пояса. Исследования по количественной оценке воздействия экосистемных услуг проводились на водохранилище Итапарика на реке Сан-Франсиску, Бразилия, расположенном в полузасушливой зоне. Основным нарушением тропических водоемов является изменение уровня воды из-за условий эксплуатации гидроэнергетики.Осушенные участки на берегу озера имеют высокий потенциал для высвобождения питательных веществ в результате минерализации отложений. Повышение уровня воды способствует росту некоторых растений-первопроходцев, таких как водяной вредитель Egeria densa . Интенсивная садковая аквакультура может привести к перегрузке водохранилища, поэтому следует учитывать пропускную способность. Кроме того, необходимо управлять управлением отложениями, а также забором и повторным использованием для улучшения почвы. Необходимо обеспечить многоцелевое использование воды и устойчивость услуг водных экосистем. цель любого плана управления водохранилищем, а эвтрофный уровень является ключевым фактором из-за его влияния на качество воды.

    Ключевые слова

    экосистемная услуга, водохранилище, полузасушливая зона, управление водными ресурсами, эвтрофикация

    Восстановление растительности в водохранилище

    Дженнифер Скиллен

    Профессор биологии колледжа Сьерра

    Реки исторически разливались — чередуя периоды энергичного размывания и мирного извилистого течения. При стихийном паводке, когда паводковые воды отступают от ландшафта, вновь обнажившаяся земля насыщается водой и покрывается обломками паводка – деревьями и кустарниками, вырванными с корнем и унесенными далеко вниз по течению от места их возникновения, вместе с трупы животных, попавших в паводковые воды.Водоросли и обломки остаются в поверхностных илах по мере того, как вода уходит. Земля медленно высыхает, а растения и животные, пострадавшие от наводнения, разлагаются, возвращая в почву важные питательные вещества, которые поддерживают восстановление растительности на земле. Семена в иле начинают прорастать, кусты и деревья, которые были затоплены, пускают новые побеги, а насекомые летают, ползают и прыгают обратно туда, когда жизнь возвращается. Этот процесс обновления и восстановления происходит год за годом по всему миру — везде, где случаются наводнения.Происходит ли такая же последовательность событий при удалении плотины?

    Ответ на этот вопрос — утвердительный ответ. Общий процесс тот же, но детали различаются. Когда плотину убирают — обычно медленно и преднамеренно, но иногда внезапно и катастрофически — обнажается бесплодный ландшафт. Ландшафт недавно осушенного водохранилища сильно отличается от ландшафта недавно обнажившейся поймы. Илистые отмели на дне водохранилища часто более обширны, чем оставшиеся после сезонного паводка.В отличие от таких спорадических наводнений, которые по самой своей природе являются кратковременными явлениями, водохранилища, образованные плотинами, существуют десятилетиями. Долгий срок службы водохранилищ имеет множество последствий, влияющих на восстановление растительности на территории после удаления плотины. Хетч Хетчи год спустя

    Прибрежная (приречная) растительность, которая была установлена ​​по краям водоема — рогоз, ивы, ольха и тополь — внезапно оказывается далеко от кромки воды во все более засушливой среде.Большая часть этого кольца растительности погибнет в первые годы после сноса плотины, а жившая там прибрежная фауна — мухоловки, бобры, лягушки и т. п. — будет вынуждена переселиться в новую среду обитания.

    Тем временем начнется восстановление растительности на обширных илистых отмелях, но это не будет гладким процессом, который приведет к повторению исходного ландшафта. Скорее, оно будет происходить урывками и без дальнейшего вмешательства человека приведет к новой ассоциации видов, отличной от той, которая существовала до постройки плотины.Как только вода исчезает, солнечный свет начинает высушивать насыщенную почву, и семена, оставшиеся в отложениях, могут прорасти. Хотя семена некоторых видов растений водно-болотных угодий могут оставаться жизнеспособными в течение нескольких столетий (1), даже при погружении в воду размер этого банка семян, вероятно, будет небольшим. Вместо этого отрастание илистых отмелей будет зависеть в первую очередь от импорта семян — переносимых ветром и переносимых птицами.

    Птицы являются важными распространителями семян во многих экосистемах, поскольку они питаются растениями в этом районе, а затем разбрасывают семена со своим пометом, перемещаясь по ландшафту.Однако роль птиц в восстановлении растительности на дне водохранилища, вероятно, ограничивается размером водохранилища и поведением птиц. Многие виды птиц обитают в лесах или кустарниках. Хотя они могут порхать по краям, они вряд ли полетят к середине илистых отмелей, чтобы отложить семена. Другие птицы — это виды открытых пространств или виды, которые часто перемещаются между лесными массивами и открытыми территориями (например, американская малиновка). Именно эти виды внесут наибольший вклад в повторное засаживание илистых отмелей, но даже их вклад будет ограничен из-за нехватки насестов на дне водохранилища.Без кустов или бревен, обеспечивающих обзорную точку, многие птицы не будут проводить достаточно времени в высыхающих илистых отмелях (или над ними), чтобы отложить много семян. (2) Таким образом, разносимые ветром семена, вероятно, внесут наибольший вклад в повторную засадку водохранилища.

    Не каждое семя, достигшее открытых илистых отмелей, будет успешным. Качество наносов многих водохранилищ довольно низкое. Загрязнение тяжелыми металлами может быть проблемой, как и размер частиц или доступность основных питательных веществ (азота, фосфора и т. д.).). Годы затопления, вероятно, также уничтожили критические микоризные грибы из почвы. Эти грибы — их много видов — образуют симбиотические ассоциации с корнями большинства наземных растений. Обе стороны получают выгоду от ассоциации: гриб получает богатые энергией сахара, производимые растением, а гриб помогает извлекать азот и фосфор из почвы для растений, обмен, который особенно важен в бедных питательными веществами почвах. Местные растения часто менее успешны, чем инвазивные экзотические виды, при выращивании в почвах, где нет этих грибов.Подобно тому, как семена растений разносятся ветром и животными, точно так же разносятся споры микоризных грибов. Эксперимент в Вашингтоне показал, что грибы естественным образом переносятся в районы, где их нет, и успешно формируют ассоциации с растениями в течение 20 месяцев. (3)


    Хетч Хетчи десять лет спустя

    Какие растения, скорее всего, первыми вырастут на недавно открытых илистых отмелях? Те, у которых семена разносятся ветром, те, которые могут выжить в течение первого года или около того без помощи микоризных грибов, и те, которые могут выдерживать почти постоянное воздействие солнечного тепла и иссушающего воздействия ветра… короче, сорняки.Сорные виды обычно являются первыми колонизаторами недавно нарушенных местообитаний — важный первый шаг в естественном процессе экологической сукцессии. Тем не менее, готовый запас неместных сорных видов, таких как коровяк ( Verbascum ), чертополох ( Cirsium ) и одуванчик ( Taraxacum ), может снизить будущий успех местных видов (1), что приведет к новое общественное собрание.

    После того, как дамба будет удалена и вода отступит, вновь обнажившиеся илистые отмели начнут процесс преемственности. Семена растений и споры грибов будут занесены в район ветром и животными. Существующая растительность вокруг бывшего водоема будет медленно расширяться внутрь вместе с его обитателями-животными. Сорные виды заселяют обширные открытые пространства центра водохранилища, обеспечивая ресурсы для множества видов насекомых, птиц и мелких млекопитающих. Кустарники и деревья будут постепенно заселяться, медленно меняя внешний вид местности в течение ближайших десятилетий и столетий.

    Люди могут попытаться направить этот процесс и повлиять на него, засаживая грядки местных видов, которые могут служить источником семян, размещая большие древесные остатки на илистых отмелях, чтобы обеспечить насесты для птиц, и ветрозащитные блоки, препятствующие раздуванию пыли и семян, а также удаляя наименее желательные сорняки.Это трудоемкий процесс, который не может гарантировать конкретного результата, хотя эксперименты показали, что такие усилия повышают успех местных видов по сравнению с неместными.

    Что произойдет, если дамбу О’Шонесси снесут? Вода отступит, снова образуя русло реки через долину Хетч-Хетчи. Возможно даже, что первоначальное русло реки все еще находится там, под поверхностью водохранилища, поскольку из верхнего водораздела Туолумне поступает относительно мало наносов.Илистые отмели начнут высыхать, и начнут расти растения. Но какие растения? И как быстро? Ответы на эти вопросы частично зависят от действий, которые предпринимают люди, а частично от случайных непредсказуемых событий (сколько птиц пролетит над сбрасывающими семена? Принесут ли они желуди или сорняки? Будет ли это влажный или засушливый год? и т. д. .) В 1988 году Служба национальных парков описала три возможных плана управления, (4) предполагая, что плотина О’Шонесси будет удалена. Ни одно из этих описаний не является гарантией конкретного результата, и можно представить себе еще больше сценариев управления, но они послужат для иллюстрации диапазона возможностей.

    Первый вариант — это план «невмешательства», (4) предусматривающий быстрый выпуск воды в течение всего одного года. После истощения водохранилища природе будет позволено идти своим чередом без прямого вмешательства человека. Растения и животные будут двигаться естественным образом, как описано ранее в этой статье. Луга, вероятно, снова появятся быстро, но будет большое количество сорной неместной растительности. Деревья начнут переселяться, а леса прочно закрепятся в течение 50 лет.Тем не менее, при таком сценарии невмешательства, хотя вполне вероятно, что большинство видов растений и животных, обитавших в долине до постройки плотины, вернутся (за заметным исключением черных дубов, поскольку поблизости нет источника семян). долине), их распределение и численность не были бы одинаковыми. Племена коренных американцев, которые когда-то жили и охотились в долине Хетч-Хетчи, долине Йосемити и во всем регионе, регулярно использовали огонь для формирования ландшафта, процесс, который не позволял парковым лугам быть захваченными деревьями.(5, 6) Без регулярных пожаров луга начали бы исчезать в течение 100 лет, постепенно превращаясь в леса по мере экологической сукцессии.

    Следующие два варианта похожи друг на друга, каждый из которых требует определенного вмешательства человека. В обоих случаях семена местных растений будут собираться до демонтажа плотины, а истощение водохранилища Хетч-Хетчи будет постепенным, и на его завершение потребуется пять лет. Поскольку дно долины постепенно обнажается из года в год, оно будет засажено местной растительностью (5-10% вновь обнажаемой земли каждый год в варианте среднего вмешательства, 10-25% в варианте высокого вмешательства).Оба варианта предусматривают периодическое предписанное сжигание для поддержания лугов и дубовых лесов. Вариант масштабного вмешательства также будет включать постоянные усилия по удалению неместной растительности. В обоих сценариях растительность долины быстро вернется к условиям, существовавшим до плотины, и начнет стабилизироваться примерно через 50 лет (хотя на данный момент вариант среднего вмешательства все еще будет немного недостаточным для дубовых лесов). Прогнозируется, что через 100 лет оба сценария будут очень напоминать первоначальную долину.
    Хетч Хетчи 100 лет спустя

    Источники

    1. Шафрот П.Б., Фридман Дж.М., Обль Г.Т., Скотт М.Л., Браатне Дж.Х. 2002. Потенциальная реакция прибрежной растительности на снос плотины. BioScience 52(8): 703-712. (http://bioscience.oxfordjournals.org/content/52/8/703.full)
    2. Маклафлин Дж. Ф. 2013. Привлечение птиц к восстановлению растительности после демонтажа плотины Эльва. Экологическая реставрация 31(1): 46-56. (http://эр.uwpress.org/content/31/1/46.abstract)
    3. Кук К.Л., Валлендер В.В., Бледсо К.С., Пастернак Г., Упадхьяя С.К. 2009. Влияние местных видов растений, микоризного инокулята и мульчи на восстановление отложений водохранилища после удаления плотины, река Эльва, Олимпийский полуостров, Вашингтон. Восстановление экологии 19(2): 251-260. (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1526-100X.2009.00559.x/abstract)
    4. NPS (Служба национальных парков). 1988. Альтернативы восстановлению долины Хетч-Хетчи после удаления плотины и водохранилища.
    5. Gassaway L. 2005. Пространственные и временные закономерности антропогенного пожара в долине Йосемити. Магистерская диссертация. Государственный университет Сан-Франциско. По состоянию на 19 января 2015 г. (http://online.sfsu.edu/mgriffin/Gassaway.pdf).
    6. Джонсон Э.М. 2014. Огонь над Ахвани: Джон Мьюир и упадок Йосемити. Дневники приматов Блог. По состоянию на 19 января 2015 г. (http://blogs.scientificamerican.com/primate-diaries/2014/08/13/fire-over-ahwahnee-john-muir-and-the-decline-of-yosemit/).

    Изображения Кредиты

    — Хетч Хетчи год спустя, 10 лет спустя и 100 лет спустя Лоры Каннингем. Предоставлено компанией Heyday.
    — Иллюстрации Джо Медейроса

     

    Оптимизация управления водохранилищами для восстановления окружающей среды в бассейне реки Коннектикут: NE CASC

    Вторичное звание:

    Журнал планирования и управления водными ресурсами

    DOI:

    10. 1061/(АССЕ)WR.1943-5452.0000399

    Аннотация

    Данные экологических исследований свидетельствуют о том, что изменение речного стока вниз по течению от водохранилищ может угрожать местным водным экосистемам и услугам, которые они предлагают.Необходимы новаторские изменения в методах управления водными ресурсами для улучшения здоровья водных видов при сохранении преимуществ текущих инфраструктурных проектов. Воздействие отдельных водохранилищ на жизнеспособность экосистемы часто маскируется нескоординированным и комбинированным влиянием нескольких водохранилищ выше по течению, что подрывает изучение воздействия на окружающую среду отдельных водохранилищ в большой системе водоразделов. В этой статье представлена ​​крупномасштабная оптимизационная модель, в которой исследуется значение скоординированных методов управления водохранилищами для получения экологических выгод в большом водоразделе с несколькими основными системами водохранилищ, действующими для ряда целей управления.Применение модели представлено для водораздела реки Коннектикут, крупнейшего речного бассейна в Новой Англии и одной из наиболее запруженных рек в Соединенных Штатах. Модель может исследовать компромиссы между поддержанием экологически приемлемого суточного расхода рек в ключевых местах по всему водосборному бассейну и традиционными целями водохранилища, включая снижение риска наводнений, муниципальное и прибрежное водоснабжение, производство гидроэлектроэнергии и отдых. Целевые показатели экологического речного стока разработаны специально для экологии бассейна в рамках совместного процесса с привлечением региональных экспертов и представляют собой уникальный и инновационный компонент подхода к моделированию. Это исследование посвящено повторной эксплуатации сети федеральных противопаводковых плотин для восстановления экологических стоков. Результаты показывают, что скоординированные изменения в текущих операциях водохранилища для защиты от наводнений могут восстановить аспекты естественного гидрологического режима стока, необходимые для устойчивости экосистемы, без значительного снижения текущих возможностей по снижению риска наводнений.

    Продолжается работа над проектом водохранилища в сельскохозяйственной зоне Эверглейдс

    Район управления водными ресурсами Южной Флориды начал досрочное строительство по очистке водно-болотных угодий, компонент

    Под руководством губернатораРон ДеСантис, округ управления водными ресурсами Южной Флориды (SFWMD), усердно работает над дальнейшим ускорением проекта строительства водохранилища в сельскохозяйственной зоне Эверглейдс (EAA). Проект включает в себя два основных элемента: очистное водно-болотное угодье, которое будет очищать воду, и резервуар, в котором будет храниться избыточная вода из озера Окичоби. SFWMD отвечает за строительство водно-болотного угодья площадью 6500 акров, известного как Зона очистки ливневых вод (STA), а строительство SFWMD началось с опережением графика в апреле 2020 года и будет завершено в 2023 году.Инженерный корпус армии США строит компонент водохранилища, который будет вмещать 240 000 акров воды.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Рытье каналов для доставки воды из озера Окичоби в зону очистки ливневых вод.

    Решающий компонент федерального Комплексного плана восстановления Эверглейдс (CERP), Проект водохранилища EAA направит чистую воду на юг, сократив при этом вредные выбросы из озера Окичоби на восточное и западное побережья.Губернатор Рон ДеСантис сделал ускорение завершения строительства резервуара для хранения EAA одним из своих первых исполнительных указов «Достижение большего сейчас для окружающей среды Флориды».

    Предыстория и исторические документы:

     

    Проект водохранилища EAA был условно разрешен федеральным законом о развитии водных ресурсов 2000 года как компонент CERP. Чтобы ускорить работу над проектом, Законодательное собрание Флориды приняло законопроект № 10 Сената в 2017 году. Конгресс предоставил дополнительные полномочия и одобрение в 2018 и 2020 годах для поддержки плана проекта, разработанного SFWMD.

    Проект включает в себя комбинацию каналов, зон очистки ливневых вод (STA) и водохранилища, чтобы уменьшить вредные сбросы в северные устья, направить больше воды на юг и улучшить качество воды в Эверглейдс в Америке.

     

    Результаты моделирования

    В рамках обширного публичного процесса по проекту водохранилища EAA округ проводит серию компьютерных моделей для информирования о разработке особенностей проекта.По мере появления новых результатов моделирования они будут размещаться по ссылке ниже на FTP.

    Встречи общественного планирования

    Округ провел серию встреч, чтобы узнать мнение общественности о проекте водохранилища EAA. Презентации, видео и материалы с этих встреч размещены в архиве ниже.

    Эти общественные собрания соответствовали процессу Закона о национальной экологической политике (NEPA). Процесс NEPA предоставляет общественности возможность внести свой вклад в проект.
     

    Архив встреч

    • 21 декабря 2017 г. Открытая встреча: повестка дня [PDF] • Презентация [PDF] • Разбивка затрат [PDF] • Видео
    • 13 декабря 2017 г. Открытое собрание: повестка дня [PDF] • Презентация [PDF] • Видео
    • 5 декабря 2017 г. Открытое собрание: повестка дня [PDF] • Презентация [PDF] • Видео
    • 29 ноября 2017 г. Координационное совещание государственных органов: Повестка дня [PDF] • Презентация [PDF]
    • 16 ноября 2017 г. Открытое собрание: повестка дня [PDF] • Презентация [PDF] • Видео
    • нояб.Открытое собрание, 15 ноября 2017 г.: Повестка дня [PDF] • Презентация [PDF] • Видео
    • 6 ноября 2017 г. Открытое собрание: повестка дня [PDF] • Презентация [PDF] • Видео
    • 31 октября 2017 г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.