37.3. Гідробіоценози каналів

Фітопланктон. Формування фітопланктону у каналах відбувається на основі його надходження з джерел забору води. У каналах, які заповнюються дніпровською водою, переважають діатомові (27—45 %), зелені (30—45 %), синьозелені (7—23 %) водорості.

При заповненні каналів річковою водою (р. Сіверський Донець) домінують діатомові, чисельність синьозелених водо- ростей не перевищує 7 % загальної. Для фітопланктону характерним є сезонна динаміка розвитку. Наприклад, у весняно-осінній період у каналі Дніпро—Донбас діатомових водоростей близько 80 %, синьозелених — 10 %, а зелених — 5 – 10 %. Влітку інтенсивність розмноження синьозелених водоростей у водосховищах різко зростає, їх чисельність у каналах досягає 15—30 %, зелених — 20—35 %, діатомових — 40— 60 % від загальної.

При проходженні по трасі каналу відбуваються зміни у видовому складі фітопланктону. Про трансформацію видового складу водоростей можна судити за коефіцієнтом флористичної спільності. Так, на початкових ділянках каналу Сіверський Донець—Донбас (річкове живлення) він становить 60—70 %, а ближче до кінця — тільки близько 50 % при порівнянні з фітопланктоном вододжерела. У Північно-Кримському каналі (водоймищне живлення), в якому зміни видового складу водоростей більш виражені, коефіцієнт флористичної спільності з фітопланктоном Каховського водосховища складає 30— 40 % на початку і 10—20 % у другій половині його траси.

Біомаса фітопланктону у каналах визначається, в основному, трьома групами водоростей: діатомовими, синьо-зеленими та зеленими. Чисельність фітопланктону може досягати 50—120 тис. клітин на 1 см³, а біомаса — близько 30 мг/дм³. Влітку і в першій половині осені на початкових ділянках каналів водоймищного живлення кількість синьозелених водоростей може зростати, наприклад, у каналі Дніпро—Кривий Ріг — до 600 тис. кл./см³, біомаса — до 9 мг/дм³.

Величина первинної продукції фітопланктону у каналах з річковим типом живлення (Сіверський Донець—Донбас) весною коливається від 4 до 14 мг О₂/(дм³-добу). Для каналів, які заповнюються водою дніпровських водосховищ, первинна продукція оцінюється у 3,5—4,9 мг О₂ /(дм³-добу).

Фітобентос. Розвиток фітобентосу залежить від характеру ґрунтів, швидкості течії, прозорості води, особливостей закріплення берегів. У каналах півдня України в фітобентосі за числом видів і кількісними показниками домінують діатомові водорості, особливо представники класу пенатних, серед синьозелених водоростей переважають гормогонієві, а з зелених — хлорококові та десмідієві. Характерний склад фітобентосу такий: діатомові —38,5—53,4 %, синьозелені — 16,5—25 %, зелені —16—31 %, евгленофітові —1,9—9,5 %, частка жовтозелених, золотистих, динофітових і крилто-фітових становить від 0,4 до 2,9 %.

Серед макрофітобентосу особливе значення у функціонуванні каналів мають нитчасті водорості — кладофора, спірогіра, ентероморфа, улотрикс та інші. Нитчасті водорості часто вкривають суцільним килимом тверді покриття, якими облицьовані канали, а при відмиранні різко погіршують якість води в них.

Вища водяна рослинність. Формування рослинного покриву пов'язане із заростанням відкосів необлицьованих каналів з ґрунтовим ложем. Можуть заростати і канали з повністю або частково закріпленими берегами твердими покриттями. У цьому випадку процес розвитку макрофітів пов'язаний із утворенням шару мулу на твердих покриттях і відбувається у більш віддалені строки.

Глибина поширення вищої водяної рослинності в каналах України досягає в середньому 1,5-метрової ізобати. В окремих випадках вони можуть поширюватись до глибини 2 м. Для занурених вищих водяних рослин лімітуючими факторами є надмірні швидкості течії. Вони нормально розвиваються, якщо швидкість течії не перевищує 0,3—0,4 м/с. На відкосах каналів швидкість течії менша, ніж посередині. Для занурених водяних рослин важливим екологічним фактором є також прозорість та каламутність води. Так, при прозорості води до 0,3—0,4 м занурені рослини поширюються на глибину 0,6—0,8 м. Для більшості каналів України ці величини коливаються від 0,6— 0,8 м для Північно-Кримського каналу, 1,5 м — каналу Сіверський Донець—Донбас і 3—4 м для каналу Дніпро—Донбас.

Вища водяна рослинність каналів півдня України характеризується схожістю видового складу. Серед найбільш поширених повітряно-водяних рослин: очерет звичайний (Phragmites australis), рогіз вузьколистий (Typha angustifolia), рогіз широколистий (Typha latifolia), рогіз Лаксманів (Typha laxmarmii), бульбокомиш морський (Bolboschoenus maritimus), лепешняк великий (Glyceria maxima), сусак зонтичний (Butomus umbellatus), частуха подорожникова (Alisma plantago-aquatica), стрілолист стрілолистий (Sagittaria sagittifolia). Найпоширеніші занурені рослини — водопериця колосиста (Myriophyllum spicatum), рдесник гребінчастий (Potamogeton pectinatus), рдес-ник пронизанолистий (Potamogeton perfoliatus), рдесник кучерявий (Potamogeton crispus), рдесник маленький (Potarnoge-ton pusillus), рдесник плаваючий (Potamogeton natans), кушир темно-зелений (Ceratophyllum demersum), різуха морська (Najas marina), елодея канадська (Elodea canadensis).

Рослини з плаваючим листям в каналах зустрічаються нечасто — лише на ділянках, що проходять по руслах річок (наприклад, Дніпро—Донбас, Сіверський Донець—Донбас).

Процес заростання необлицьованих відкосів каналів починається через один—два роки після заповнення їх водою. В облицьованих каналах появі макрофітів передує обростання нитчастими водоростями, завдяки яким прискорюється процес накопичення мулу. Його утворення пов'язане з деструкцією водоростевої біомаси та осадженням завислих частинок, які надходять у канал з водою. У зв'язку із досить швидким замуленням щебінчастих відкосів перші водяні рослини виявляються у каналах на другий рік після їх заповнення водою. Наступні етапи розвитку зануреної рослинності проходять досить швидко. При бетонних закріпленнях дна і відкосів утворення шару мулу відбувається досить повільно, і тому перші ознаки появи занурених рослин з'являються лише на четвертий—п'ятий роки, а інтенсивне заростання ними відбувається на восьмий—дев'ятий роки після заповнення каналу водою.

Формування поясів рослинності може тривати десятки років. Протягом цього часу відбуваються зміни одних угрупо­вань вищих водяних рослин іншими. Перебіг цих процесів неоднаковий в облицьованих і необлицьованих каналах. У необлицьованих каналах поступово деградують занурені і їх місце займають повітряно-водяні рослини, серед яких домінує очерет звичайний. Вважається, що занурені водяні рослини замінюються повітряно-водяними протягом 4—5 років після заповнення каналів водою. Угруповання очерету звичайного за кілька років можуть майже повністю витіснити занурену водяну рослинність. Вона залишається лише у місцях розриву заростей повітряно-водяної рослинності. Поступово і ці ділян­ки заростають переважно очеретом.

Надмірне заростання вищими водяними рослинами негативно впливає на транспортування води каналом, їх фітомаса може досягати значних величин. Так, очерет звичайний може утворювати до 8—12 кг/м², водопериця колосиста — 4—6 кг/м², а рдесник гребінчастий — близько 4—7 кг/м² біомаси. При відмиранні макрофітів погіршується якість води, особливо в осінньо-зимовий період.

В той же час зарості вищих водяних рослин відіграють певну позитивну роль у формуванні якості води. Макрофіти вилучають із води значну кількість біогенних і забруднюючих речовин. Вони затримують завислі частинки, що сприяє освітленню води, в них розмножуються організми-фільтратори та епіфітні угруповання водоростей. У процесі фотосинтезу рослини виділяють у воду кисень та утилізують діоксид вуглецю. На занурених і повітряно-водяних рослинах утворюються поселення бактеріоперифітону, якому належить важлива роль у деструкції органічних речовин [7].

Бактеріальне населення. Бактеріопланктон поряд з фітопланктоном є важливим компонентом біологічного стоку в каналах. Його формування відбувається за рахунок надходження води з джерел водозабору та частково з прилеглих територій. Кількісні характеристики бактеріального населення визна­чаються загальною евтрофністю водойм та концентрацією органічних речовин, які утворюються або надходять із зовні. Існує тісний зв'язок між розвитком фітопланктону і бактерій, у тому числі і їх сапрофітних форм. У каналах України з річковим типом водопостачання при значному зростанні чисельності діатомових водоростей у весняний період спостерігається пригнічення розвитку бактеріопланктону. Так, у каналі Сіверський Донець—Донбас у період найбільшого зростання біомаси діатомових водоростей чисельність бактеріопланктону знижується на 30,5—54,7 % . На стадії їх масового відмирання чисельність бактерій, навпаки, різко зростає. Зростає чисельність бактеріопланктону і у місцях масового розвитку нитчастих водоростей. На таких ділянках вона може збільшуватись на 35—45 % у порівнянні з ділянками без водоростей.

Через високу інтенсивність розвитку бактеріопланктон в окремі сезони року може становити від 60 до 95 % загального планктоностоку каналів.

Бактеріобентос зосереджується переважно на твердих субстратах відкосів та меншою мірою — на дні каналів. Динаміка його розвитку в каналах України збігається з періодичністю відмирання і розкладу фітобентосу, внаслідок чого у воду переходить значна кількість органічних речовин, які істотно впливають на чисельність сапрофітних бактерій. У зв'язку з тим, що угруповання окремих видів рослин (нитчасті водорості, занурені та повітряно-водяні вищі водяні рослини) відмирають і розкладаються у різні строки, розподілу бактеріо- бентосу по трасі каналів властива мозаїчність. Впливає на розвиток сапрофітних та інших бактерій і характер донних покрить. Так, бактеріоценози, сформовані на піщаному ґрунті в каналах, характеризуються переважно оліготрофними бактеріями та більш інтенсивною мінералізацією органічних речовин. Бактеріобентос щебінчастих та бетонних покрить не відрізняється високою функціональною активністю. У процесі деструкції рослинної біомаси утворюються важкорозчинні гумусоподібні речовини, які сприяють мулоутворенню.

Найбільш інтенсивно протікають процеси розкладу фітомаси під впливом бактеріопланктону і бактеріобентосу в необлицьованих каналах України. На відміну від облицьованих каналів, у яких деструкція органічних речовин завершується на стадії амоніфікації, у необлицьованих цей процес проходить не тільки стадію амоніфікації, а й окиснення амонійних сполук, яке завершується їх нітрифікацією в донних ґрунтах. Сприяють деструкції фітомаси в необлицьованих каналах бактерії перифітону. Загальна їх чисельність на повітряно-водяних рослинах у каналах може коливатись від 42 до 1 589 млн кл./г сирої маси. Ще вища вона на занурених макрофітах (175—2 360 млн кл./г.). Сапрофітні бактерії краще розвиваються на повітряно-водяних рослинах, де їх чисельність може коливатись від 0,3 до 52,6 млн кл./г., на занурених чисельність становить 0,2—14,4 млн кл./г сирої маси.

Зоопланктон та зообентос. Зоопланктон каналів представлений, в основному, коловертками, гіллястовусими та веслоногими ракоподібними. Протягом літньо-осіннього періоду переважають гіллястовусі ракоподібні, а взимку і ранньою весною — коловертки. У постійно діючих каналах, які заповнюються водою з водосховищ, їх чисельність і біомаса значно більші, ніж у каналах, по яких транспортується річкова вода.

Чисельність і біомаса зоопланктону по трасі каналів змінюються, особливо після проходження води через насосні агрегати. Наприклад, чисельність лептодори хижої при надходженні із Каховського водосховища у канал Дніпро—Донбас становить 2,9 тис. екз./м³ (біомаса 2,2 г/м³). А після проходження через дві насосні станції їх чисельність падає до 3—5 екз./м³ (загальна біомаса 0,005 мг/м³).

У каналі Сіверський Донець—Донбас чисельність зоопланктону зменшується від 78,3 тис. екз./м³ на початкових його ділянках до 1,1 тис. екз./м³ на 65-му кілометрі. На формування зоопланктону істотно впливає наявність водосховищ по трасі каналу. Наприклад, по трасі Татарбунарського каналу, по якому подається дунайська вода в Дунай—Дністровську зрошувальну систему, побудовано ряд транзитних водосховищ, вода яких відрізняється загальною мінералізацією та сольовим складом. У них сформувались і різні зоопланктоценози. Якщо на початкових ділянках переважають ценози босміна довгоноса + акантоциклоп американський (субдомінантні види — моїна звичайна, діафанозома брахіурум, брахіонус бокалоподібний), то на кінцевих його ділянках домінують коловертки виду аспланхна пріодонта. У першому випадку чисельність зоопланктону становила 3,9 тис. екз./м³ (біомаса 67,0 мг/м³), а у другому — 61,6 тис. екз./м³ (біомаса 701 мг/м³).

В екосистемах каналів найбільш інтенсивний розвиток зоопланктону відзначається в заростях вищих водяних рослин. Наприклад, в каналі Дніпро—Донбас його біомаса в заростях у 2,8 рази вища, ніж на відкритих ділянках. Більше зоопланктону і у придонному шарі води, якщо швидкість течії не перевищує 0,3 м/с. При більшій швидкості організми зоопланктону змиваються потоками води.

Формування зообентосу у каналах тісно пов'язане з його біофондом у джерелах водопостачання. Організми бентосу при надходженні з водою у канал формують відповідні ценози, закріплюючись на твердих субстратах. Це можуть бути донні відкладення, бетонні чи щебінчасті облицювання, зарості вищих водяних рослин, конструкції гідротехнічних споруд. На видовий склад і чисельність бентосних організмів впливають ступінь замуленості твердих субстратів, наявність заростей вищих водяних рослин, швидкість течії, глибина та кут закладання відкосів. Утворення угруповань зообентосу в каналах тісно пов'язане з режимом їх експлуатації, який впливає на становлення біоценозів. Якщо канал експлуатується у сезонному режимі і після вегетаційного сезону спускається і осушується на зиму, процес формування ценозів кожен рік починається заново. Що ж стосується постійно діючих каналів, то формування угруповань зообентосу прохо­дить ряд стадій. На початковій стадії після заповнення каналів у них з'являються бентосні організми, які заносяться з водою. Крім того на твердих субстратах оселюються личинки хірономід. На ґрунті переважають личинки роду Chironomus, а на твердих субстратах (бетон, щебінь) види родів Cricotopus. Поступово з'являються личинки одноденок, бокоплавів та інших бентосних організмів. У каналах з мулистим дном розвиваються олігохети, гідри, нематоди, поліхети, молюски остракоди, личинки комах, вищі ракоподібні.

На твердих субстратах утворюються значні за розміром поселення молюсків (дрейсена річкова, дрейсена бузька), моховаток (моховатка повзаюча, хохлатка клубочкоподібна) та інших організмів, які ведуть прикріплений спосіб життя. У необлицьованих каналах України, де добре розвинуті зарості вищих водяних рослин, утворюються фітофільні угруповання безхребетних. Зокрема, це личинки хірономід з родів Procladius, Polypedilum, Chironomus, олігохет з роду Limnodrilus.

На бетонних покриттях та щебінчастих відкосах в каналах домінують молюски (Dreissena polymorpha, Dreissena bugensis та інші). На відміну від зоопланктону, який з віддаленням від водозабору поступово збіднюється, донне населення облицьованих каналів, навпаки, характеризується більшим видовим різноманіттям та чисельністю. Це пов'язане із зменшенням швидкості течії води та закріпленням більшої кількості видів у біоценозах. Внаслідок масового розвитку безхребетних, якими обростають тверді покриття відкосів, зростає біомаса зообентосу по трасі каналів.

У необлицьованих каналах з ґрунтовим ложем найбільша кількість зообентосу зосереджена на їх початкових ділянках, де випадає більша кількість завислих частинок, збагачених на органічні речовини. За характером заселення різних субстратів максимальна чисельність безхребетних виявлялась на глинистому ґрунті і значно менше — на бетоні та щебені. У бентосі каналів України чітко виділяються дві зони: рослинно-тваринна, яка займає верхню частину відкосів, і тваринна, яка розташована нижче глибини 1,5—2,0 м. Для рослинно-тваринної зони характерним є інтенсивний розвиток фітобентосу.

Біомаса донних тварин у каналах при стабільному режимі їх експлуатації може бути досить великою. Так, у необлицьованих каналах вона інколи досягає 20 г/м², а в облицьованих —до 80 г/м². Особливо масового розвитку в облицьованих каналах набувають дрейсени. їх біомаса на твердих субстратах може становити на окремих ділянках від 4 до 10 кг/м², а на гідротехнічних спорудах та в закритих трубопроводах — 15—20 кг/м²