авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Природные и антропогенные трансформации водных экосистем европейской части россии по результатам диатомового анализа

-- [ Страница 4 ] --

ГЛАВА 4.2. Общие закономерности пространственно-временной трансформации озерных комплексов.

При анализе в логарифмической системе координат для озер малого и среднего размеров был получен ряд основополагающих закономерностей объяснимых с позиций иерархического уровня самоорганизации озерных экосистем в каждой ландшафтно-климатической зоне.

1. Все графики из малых озер, не затронутых негативной нагрузкой, имеют очень близкие углы наклона результирующих линий, которые характеризуют процентные пропорции внутри диатомового комплекса.

2. При увеличении негативной нагрузки происходит процесс разворота результирующих линий вокруг некой точки или локальной области. Соответственно меняется угол наклона результирующих линий (рис. 16).

3. Процесс разворота происходит до определенного предела, после чего результирующие линии перемещаются из области гипотетического вращения, что соответствует стадии деградации биоценоза в озере.

 Обобщенная модель трансформации диатомовых комплексов из малых озер. В-34

Рис. 16. Обобщенная модель трансформации диатомовых комплексов из малых озер.

В логарифмической системе координат была получена зависимость между значениями Х и У через два коэффициента: У= kiХai.

Первый из них, аi, определяется линейным параметром: расстоянием до источника генерации абиотического воздействия (природного или антропогенного). Коэффициент аi выражает уровень совокупного негативного воздействия на сообщества биотопа (озера). Поэтому зависимость имеет степенной характер, т.к. при продвижении к источнику воздействия его сила будет расти нелинейно.

Второй коэффициент ki имеет композиционную структуру. Его линейный компонент содержит численные значения хo и уo, соответствующие координатам точки «вращения». В обобщенном понимании, это необходимое число доминирующих таксонов (хo) и допустимый нижний порог их относительной численности (уo), который может обеспечить трофо-метаболическую целостность малого озера (рис. 16). При отсутствии негативных нагрузок эти значения отражают минимальный размер озера, как элементарной, дискретной единицы в структуре изучаемой водной экосистемы. В этом случае понятие «малое озеро» сопоставимо с понятием «биотоп». Все остальные озера: средней и большой размерности, простой или сложной структуры, можно всегда «разложить» на эти элементарные экологические единицы – малые озера (биотопы).

 Обобщенная модель трансформации диатомовых комплексов из озер среднего-35

Рис. 17. Обобщенная модель трансформации диатомовых комплексов из озер

среднего размера.

Для озер среднего размера характерен второй из выделенных сценариев трансформации, который на начальном этапе выражен в форме веерообразного «разворота» вокруг некой общей области (сектора). При увеличении негативной нагрузки в озере среднего размера происходит фазовый переход, и дальнейшая трансформация происходит по сценарию, характерному для озера малой размерности (рис. 17).

Таким образом, трофо-метаболическая целостность озер среднего размера поддерживается не только доминирующим комплексом (вращение вокруг локальной области), но и группой сопутствующих видов (веерообразный разворот).

ГЛАВА 5. Реконструкция гидрологических параметров по трансформации озерных комплексов во времени.

Реконструкция температурного режима. На основе унификации биоиндикационных методов в температурном режиме 5 исследованных озер были выделены циклы потепления-похолодания различной длительности. Эти циклы определяются периодами изменениями солнечной активности.

Озера Борое и Глубокое. В этих озерах длительность температурных циклов составляет около 100 лет. Эти циклы соответствуют так называемым «столетним» циклам инсоляционной активности, открытых Р.Вольфом, А.П.Ганским и А. Вольфером (Ковалевский, 1976). На основе собственных расчетов В.С. Ковалевский выделяет циклы, длящиеся ~ 106 лет (Ковалевский, 1976). Для оз. Борого выделено пять полных циклов. Для оз. Глубокого выделено четыре цикла. Сделанные выводы были подтверждено имеющимися радиоуглеродными датировками (История озер…, 1992; Smirnov, 1986). На их основе был сделан расчет темпов седиментации. При этом отмечено сокращение интервалов между температурными циклами по разрезу большинства колонок (рис.18). Это связано с процессами уплотнения озерных осадков и их поэтапной дегидратацией (потеря поровой воды, пленочной воды и начало этапа классического литогенеза).

Озеро Галичское. Были выделены три цикла, каждый из которых вероятно совпадает с 11-летним циклом солнечной активности (Разумовский, 2008). Такая детализация температурного режима стала возможной, из-за высоких темпов седиментации в этом озере (рис. 19)

Озеро Хмелевское. Всего, по разрезу колонки ДО, располагается 7 циклов изменения температурного режима.

Исходя из аналогичных построений, которые были проведены для других озер, был сделан вывод, что выделенные циклы предположительно соответствуют циклам солнечной активности, длительность которых равна в среднем 33 годам (Разумовский, 2008; Разумовский, Гололобова, 2008). Соответственно, каждые три выделенных цикла составляют один «столетний» цикл инсоляционной активности. Следовательно, время накопления проанализированных осадков составило около 230 лет и темпы осадконакопления равны (приблизительно) 1.5 мм/год. Окончательное заключение можно будет сделать только на основе применения радиоактивных датировок возраста осадков.

Озеро Кардывач. Расчет численных значений температур проводился по всему спектру таксонов-индикаторов, что позволило выделить три температурных цикла: два полных и один неполный. Предположительная длительность каждого из этих циклов соответствует 100-летним циклам инсоляционной активности. Соответственно, темп осадконакопления в оз. Кардывач очень невысок и составляет менее 1 мм/год. Однако окончательный вывод о длительности выделенных циклов можно будет сделать только после получения датировок методом радиоактивного полураспада. Эта ситуация наглядно демонстрирует, как возможности диатомового анализа, так и границы его применения. В данном случае достоверность выделенных циклов не подвергается сомнению, а вот их длительность остается предположительной.

Чтобы дополнительно проверить достоверность проведенных реконструкций температурного режима по разработанной методике была проанализирована первичная база данных, опубликованная в виде гистограммы для Валдайского озера в сборнике «История озер Восточно- Европейской равнины» (1992).


 Реконструкция и корреляция 100-летних циклов в озерах Валдайское, Борое и-36
Рис. 18. Реконструкция и корреляция 100-летних циклов в озерах Валдайское, Борое и Глубокое.

Динамика изменения численных значений температуры, как таковая, не позволила достоверно выделить цикличность этого параметра для Валдайского озера. Однако совместный анализ позволил провести достоверные корреляционные построения (рис. 18).

Колебания температурного режима в озерах вызывают регулярные изменения других параметров гидросреды, в первую очередь, концентрации растворенных органических веществ.

Реконструкция индекса сапробности (S). В оз.Борое и оз. Глубокое максимальные численные значения индекса сапробности приходятся на этапы наиболее сильного потепления и похолодания, т.е. на время относительного климатического стазиса (рис. 19).

В обоих случаях стабильные климатические условия, более холодные или более теплые позволяют более интенсивно развиваться альгофлоре в озере. В оз. Галичское максимальные численные значения индекса сапробности (S) в достаточной степени совпадают с периодами потепления, но это совпадение не имеет вида строгой математической зависимости (рис. 19). В озерах Кардывач и Хмелевское цикличность в изменении уровня сапробности менее упорядочена, но она объективно существует.

 Соотношение численных значений температуры (toC) и индекса сапробности (S) в-37

Рис.19. Соотношение численных значений температуры (toC) и индекса

сапробности (S) в озерах Борое, Глубокое и Галичское.

Реконструкция катионно-анионного баланса (рН). Полученные тренды численных значений рН позволяют сделать заключение, что катионно-анионный баланс в озерах Борое, Кардывач и Хмелевское за последнее столетие заметно не менялся (рис. 20).

Вся совокупность процессов, происходящих на акватории оз. Глубокого, позволяет отнести его воды к разряду, крайне уязвимых к дальнейшему процессу закисления (Шапоренко, Шилькрот, 2005). Это соответствует тренду значений рН – воды озера постепенно закисляются (рис. 21). В оз. Галичское смещение катионно-анионного баланса в сторону закисления контролируется процессом заболачивания акватории (рис. 21).

Для окончательного доказательства объективности предложенной методики, был проведен сравнительный анализ с результатами расчетов индекса для двух озер, расположенных на Кольском п-ве (Моисеенко, 2003).

 Ряды численных значений и их тренды, рассчитанные для озер Хмелевское,-38

Рис. 20. Ряды численных значений и их тренды, рассчитанные для озер Хмелевское, Кардывач и Борое по унифицированной методике.

 Ряды численных значений и их тренды, рассчитанные для озер Глубокое и-39

Рис. 21. Ряды численных значений и их тренды, рассчитанные для озер Глубокое и Галичское по унифицированной методике.

Расчет проводился по тому же первичному списку таксонов-индикаторов, что исключало любые разночтения. При применении новой методики, были получена сходная, но более детальная картина изменения численных значений рН по разрезам колонок из Чуна-Озера и оз. Сердцевидного (рис. 22).

 Ряды значений рН и их тренды, рассчитанные для озер Чуна-Озеро и Сердцевидное: А-40 Рис. 22. Ряды значений рН и их тренды, рассчитанные для озер Чуна-Озеро и Сердцевидное: А по унифицированной методике (Разумовский, 2008); В по индексу (Merilainen, 1967).

ГЛАВА 6. Пространственно-временные трансформации донных комплексов на рукавах Волго-Ахтубинского междуречья.

При графическом анализе внутренней структуры диатомовых комплексов Волго-Ахтубинского междуречья был построен ряд направленной изменчивости, отражающий степень антропогенной нагрузки на анализируемый участок гидросети (рис. 23).

Методом графического сопоставления была выявлена зона ежегодной деформации структуры диатомовых комплексов на участке гидросети, который непосредственно примыкает к территории расположения Астраханского газоконденсатного комплеса (АГК). Наблюдения, проведенные на протяжении 7 лет в разные сезоны вегетационной активности, не выявили никаких тенденций закономерного роста или сокращения этой зоны повышенной антропогенной нагрузки. Ее конфигурация постоянно меняется (рис. 24).

Однако существует участок гидросети, где негативное воздействие со стороны АГК наблюдается постоянно. Этот участок сопряжен с зоной повышенной минерализации подземных вод и смещен ниже по течению (рис. 25). Многолетние наблюдения позволяют сделать выводы о наиболее значимых агентах-загрязнителях: бора (В) и лития (Li), как следствие непосредственного воздействия АГХК, а так же серы (S) и азота (N) в различных формах. Последние формы загрязнения имеют смешанный (надземно-подземный) генезис и спорадический, нерегулярный характер, в первую очередь в паводковый период (Голованова, 1994).

 Типовой ряд направленной изменчивости (трансформации) таксономических-41

Рис. 23. Типовой ряд направленной изменчивости (трансформации) таксономических пропорций в донных комплексах Волго-Ахтубинского междуречья.

Рис. 24. Участки гидросети с измененной структурой диатомовых комплексов.


 Участок гидросети с устойчивым изменением в структуре диатомовых комплексов и-43

Рис. 25. Участок гидросети с устойчивым изменением в структуре диатомовых комплексов и участок ухудшенного состояния речных вод (по Питьевой и др., 1996).

Можно констатировать, что экосистемы исследованного участка находятся в состоянии экологического стазиса. Уровень негативного воздействия АГК можно принять за константу, а изменения экологической обстановки зависят только от совокупности природных факторов, которые могут меняться от сезона к сезону.

Полученные ряды изменчивости внутренней структуры диатомовых ассоциаций наглядно демонстрируют, что проточные системы более динамичны по сравнению с озерными системами. Однако исходные формы распределения таксономических пропорций внутри комплекса теже. Поэтому, метод графического сопоставления применим только при анализе всего пространственного ряда полученных графиков вдоль исследуемых водотоков. Только при таком методологическом подходе можно достоверно вычленить экологически неблагополучные участки гидросети.

При анализе в логарифмической системе координат единый ряд трансформации был достоверно разделен на три группы.

Первая группа состоит из графиков, описывающих таксономические пропорции в диатомовых комплексах, сформированных за счет нескольких биот. Они были выделены на различных участках и в различные годы наблюдений. Поэтому, при анализе всего спектра таксонов результирующие линии образуют генерацию без локализованного центра вращения (рис. 26а).

Вторая группа – наиболее распространенный случай, когда формирование диатомовых комплексов происходит под воздействием 1-2 биот. Графики, характеризующие эту группу, образуют единый пучок линий, с локализованным центром вращения (трансформации) (рис. 26б).

Третья группа образует генерацию, характеризующую диатомовые комплексы в зоне устойчивого негативного воздействия. Она достоверно отделяется от второй группы по пространственному расположению и не имеет локализованной области трансформации.

а) б)
Рис. 26. Трансформация структуры диатомовых комплексов Волго- Ахтубинского междуречья в логарифмической системе координат: а) весь спектр таксонов; 0,884<R2<0,957 б) доминирующая и сопутствующая группы; 0,808<R2<0,947.


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.