Інститут агроекології

Української академії аграрних наук

Пилипенко Юрій Володимирович

УДК 504.4: (477.7)

Теоретичні основи формування і функціонування гідроекосистем малих
водосховищ різного цільового призначення степової зони україни в умовах
антропогенного навантаження

03.00.16 – екологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Київ — 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному аграрному університеті

Науковий консультант: доктор сільськогосподарських наук, професор,

Ісаак Михайлович ШЕРМАН,

Херсонський державний
аграрний університет,

декан
рибогосподарсько-екологічного факультету

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор

Микола Олександрович
КЛИМЕНКО

Національний університет
водного господарства

і природокористування (м.
Рівне),

зав. кафедри екології

доктор
сільськогосподарських наук,

старший науковий
співробітник

Надія Іллівна ВОВК

Національний аграрний
університет (м. Київ),

професор кафедри загальної
зоології та

іхтіології

доктор біологічних наук,
професор

Орест Михайлович АРСАН

Інститут гідробіології
НАН України (м. Київ),

зав. відділу
екотоксикології

Захист дисертації відбудеться 11 грудня 2007 р. об 1100 годині
на засіданні спеціалізованої вченої ради
Д 26.371.01 Інституту агроекології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул.
Метрологічна, 12.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту
агроекології УААН за адресою: м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

Автореферат розісланий “9” листопада 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат сільськогосподарських наук
Я.В.Чабанюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Україна належить до вододефіцитних держав, тому вона
має значні запаси штучних водних ресурсів, до складу яких входить понад
250 тис. га малих водосховищ різних походження і цільового призначення.

В останні роки екологічна ситуація на малих водосховищах
погіршується внаслідок зростаючого антропогенного навантаження, що
призвело до якісних і кількісних змін водного середовища і донних
відкладів, безпосередньо вплинуло на гідробіоценози.

Як стверджують В.Д. Романенко [2001,2004], А.І. Дворецький та ін.
[2000]; Й.В. Гриб та ін. [1999], В.М. Жукинський та ін. [2000], В.І.
Щербак [2003], А.В. Яцик [2003, 2004], багато внутрішніх водойм
забруднені настільки, що це призводить до повної деградації їхніх
екосистем, і, відповідно, до втрати ними господарської й ландшафтної
цінності. Особливо загрозливою є антропогенна евтрофікація водосховищ,
зумовлена значним надходженням біогенних елементів, внаслідок чого
порушується рівновага між процесами утворення первинної органічної
речовини та її деструкцією. Уповільнення процесів деструкції
супроводжується погіршенням санітарного стану водосховищ і гігієнічної
якості води. Це ускладнює не лише водопідготовку для питного і
технічного водопостачання, а й розвиток рекреації, рибництва і
рибальства.

Особливої актуальності набувають питання оцінки стану гідроекосистем
малих водосховищ згідно з вимогами водокористувачів, фіксації та
прогнозуванні змін, що відбуваються в них під дією антропогенних
чинників, обґрунтування на їх підставі компенсаційних природо- й
водоохоронних заходів. Одночасно постає проблема конструювання
високопродуктивних екосистем, їх функціонування, керування й контролю
формування біоресурсів і якості води в умовах зростаючого антропогенного
навантаження.

Існуючі уявлення стосовно проблеми, що розглядається, ще далекі від
бажаного рівня досконалості, а теорія екологічних процесів, які
відбуваються у малих водосховищах, досі перебуває на етапі становлення.
У зв’язку з цим доцільно розглядати накопичені дані не ізольовано, а в
єдиному комплексі з метою розробки загальної теоретичної концепції
формування, функціонування і невиснажливої експлуатації екосистем малих
водосховищ. Отож наукові пошуки, критичний аналіз і теоретичне
обґрунтування у цьому напрямі зберігають свої актуальність і
перспективність.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу
виконували протягом 1989…2006 рр. відповідно до Національної програми
екологічного оздоровлення басейну р. Дніпро та поліпшення якості питної
води (1997 р.) у контексті “Декларація з довкілля та розвитку”
(Ріо-де-Жанейро, 1992 р.) та Йоганнесбурзької декларації зі сталого
розвитку (Йоганнесбург, 2002 р.). Вона була складовою частиною
науково-дослідної роботи кафедр екології і рибництва
рибогосподарсько-екологічного факультету Херсонського державного
аграрного університету (до 1998 р. Херсонського державного
сільськогосподарського інституту) в межах галузевої науково-технічної
програми 0.СХ.47 за темою 01.10.Д “Розробити і впровадити рекомендації
щодо рибогосподарського використання водойм комплексного призначення
Півдня України” (1989 р.), держбюджетної тематики проекту “Риба”
(1991…1997 рр.) Мінсільгосппроду України за завданнями 13.03 “Розробити
ресурсозаощаджуючу технологію виробництва риби на базі малих водосховищ
Півдня України” (№ держ. реєстр. 0194U020091), держбюджетної
тематики “Розробити і впровадити екологічно-безпечні, ресурсозберігаючі
агромеліоративні заходи підвищення продуктивності підтоплених і
засолених земель в Причорноморській зоні України” (№ держ. реєстр.
0199U003598) за розділом “Поліпшення якості води і раціональне
використання біопродукційного потенціалу малих водойм у зоні іригації на
Півдні України” (1999…2001 рр.), держбюджетної тематики “Наукові основи
ресурсоощадної технології вирощування риби в господарствах Півдня
України з урахуванням їх специфічних особливостей” (№ держ. реєстр.
01.07.03.01.07.04), госпдоговірної тематики за замовленням Рескомприроди
АР Крим “Моніторинг малих водосховищ різного цільового призначення у
зв’язку з комплексним використанням водних ресурсів Криму” (2001 р.),
госпдоговірної тематики за замовленням Укррибпроекту “Екологічні
наслідки вселення веслоноса у внутрішні водойми України” (2004 р.).

Мета і завдання досліджень – сформулювати головні положення теорії
формування і функціонування водних екосистем в умовах зростаючого
антропогенного навантаження, забезпечити поліпшення якості води
евтрофікованих малих водосховищ різного цільового призначення Степової
зони України шляхом раціонального використання продуцентів і консументів
різних трофічних рівнів. У цьому зв’язку програмою досліджень
передбачалися два напрями:

проведення інтегрального екологічного оцінювання екосистем малих
водосховищ різного цільового призначення;

стабілізація і поліпшення якості води евтрофікованих малих водосховищ
методом цілеспрямованого формування іхтіофауни та за рахунок
компенсаційних природоохоронних заходів.

За першим напрямом досліджень вирішували завдання:

дослідити й оцінити абіотичну і біотичну інтегральні підсистеми малих
водосховищ;

виявити особливості і закономірності формування біопродукційного
потенціалу малих водосховищ;

розробити типологічну класифікацію екосистем малих водосховищ різного
рівня евтрофікації;

створити математичну модель стану екосистем малих водосховищ різного
рівня евтрофікації.

За другим напрямом досліджень вирішували завдання:

оцінити біомеліоративний ефект від рибогосподарської експлуатації
евтрофікованих малих водосховищ;

адаптувати біотехнологічні схеми вирощування життєстійкого
рибопосадкового матеріалу риб-меліораторів для інтродукції у малі
водосховища;

дослідити і дати якісну оцінку рибопродукцію біомеліораторів;

обґрунтувати концепцію і розробити алгоритм поліпшення якості води
евтрофікованих малих водосховищ методом цілеспрямованого формування
іхтіоценозу;

запропонувати комплекс компенсаційних природо- і водоохоронних заходів,
спрямованих на стабілізацію та поліпшення екологічного стану
евтрофікованих малих водосховищ.

Об’єкт дослідження – процеси у водних екосистемах евтрофікованих малих
водосховищ різного цільового призначення Степової зони України.

Предмет дослідження – гідрологічні, гідрохімічні, токсикологічні,
радіобіологічні, гідробіологічні, іхтіологічні показники, які
характеризують формування, функціонування та екологічний стан водних
екосистем малих водосховищ різного цільового призначення.

Методи дослідження. У відповідності з метою і завданнями роботи
дослідження ґрунтуються на теоретичних методах (аналізу, синтезу,
системного аналізу, математичного моделювання і прогнозування),
експериментальних, експедиційних і лабораторних методах (гідрологічних,
гідрохімічних, гідробіологічних, іхтіологічних, токсикологічних,
радіобіологічних). Отримані результати оброблені за методами
математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено теоретичні
положення формування і функціонування екосистем евтрофікованих малих
водосховищ різного цільового призначення Степової зони України в умовах
зростаючого антропогенного навантаження, створена геоінформаційна
система їх екологічного моніторингу, сформульована концепція збереження
і поліпшення якості води за рахунок біомеліорації. Вперше розроблено
еколого-трофічну класифікацію гідроекосистем малих водосховищ різного
рівня евтрофікації.

Вперше дано токсикологічну і радіологічну оцінку якості рибопродукції,
що формується у процесі біомеліоративної експлуатації малих водосховищ.

Подальшого розвитку набули положення щодо стабілізації порушених
екосистем малих водосховищ за рахунок регулювання
продукційно-деструкційних процесів, яким передбачено вилучення
органічної речовини і важких металів за участю трофічних ланцюгів
живлення й отримання якісної рибопродукції як кінцевої ланки трофічного
ланцюга.

Удосконалено модель оцінки екологічного стану екосистем малих водосховищ
різних рівнів евтрофікації та алгоритм поліпшення якості води методом
цілеспрямованого формування іхтіоценозу.

Практичне значення одержаних результатів. Створена
нормативно-технологічна база раціонального використання біопродукційного
потенціалу знайшла широке впровадження у технологічній експлуатації
евтрофікованих малих водосховищ різного цільового призначення.
Запропонований “Екологічний проект компенсаційних водоохоронних заходів
створення стабільних екосистем малих водосховищ різного цільового
призначення” рекомендований Департаментом біотичних ресурсів та
екомережі Міністерства охорони навколишнього природного середовища
України для застосування при плануванні і організації водоохоронної
діяльності, може бути використаний як екологічна складова при розробці
відповідної проектної документації.

Результати досліджень зумовили розробку практичних рекомендацій щодо
комплексної експлуатації 51 малого водосховища загальною площею понад 15
тис. га, що сприяє вилученню біогенних компонентів у вигляді
високоякісної рибопродукції, забезпечує поліпшення якості води цих
техногенних акваторій.

Розроблена “Ресурсозберігаюча технологія вирощування риби у малих
водосховищах” (1996) забезпечує отримання якісної і безпечної у
харчовому відношенні рибопродукції.

Впроваджено геоінформаційну систему екологічного моніторингу
гідроекосистем малих водосховищ Степу України.

Результати комплексних досліджень використовуються у навчальному процесі
в нормативних курсах “Основи екології”, “Гідробіологія”, в спецкурсах
“Гідроекологія”, “Основи гідробіології”, “Охорона і раціональне
використання водних біоресурсів” при підготовці фахівців зі
спеціальностей “Водні біоресурси та аквакультура” і “Екологія та охорона
навколишнього середовища” у Херсонському державному аграрному
університеті, Національному аграрному університеті, Національному
університеті водного господарства і природокористування, Одеському
державному екологічному університеті.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем особисто розроблені методологія,
схема і програма досліджень, проведено критичний аналіз спеціальної
літератури. Фактичну основу дисертації становлять матеріали комплексних
досліджень і виробничих експериментів, аналітичних, проблемних розробок,
виконаних автором самостійно та спільно зі співробітниками кафедри
рибництва. Здобувач особисто проаналізував і теоретично інтерпретував
результати досліджень, розробив еколого-трофічну класифікацію малих
водосховищ, сформулював теоретичні положення і висновки дисертації,
запропонував науково-практичні рекомендації, забезпечив практичне
впровадження розробок і написання наукових публікацій за темою
дисертації. Особистий внесок здобувача у спільних публікаціях вказаний в
авторефераті в переліку основних праць за темою дисертації.

Апробація результатів дисертації. Матеріали і основні положення
дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на наукових
конференціях, семінарах, симпозіумах:

на міжнародному рівні — “Методы исследований и использования
гидроэкосистем” (Рига, 1991), “Пресноводная аквакультура в условиях
антропогенного пресса” (Київ, 1994), “Проблемы рационального
использования биоресурсов водохранилищ” (Київ, 1995), “Повышение
качества рыбной продукции внутренних водоемов” (Київ, 1996),
“Ресурсосберегающие технологии в аквакультуре“ (Адлер, 1996, 1999),
“Екологія та проблеми зооінженерії і ветеринарної медицини” (Харків,
1997), “Проблемы воспроизводства растительноядных рыб, их роль в
аквакультуре“ (Адлер, 2000),”Пресноводная аквакультура в Центральной и
Восточной Европе: достижения и перспективы” (Київ, 2000), “Проблемы и
перспективы развития аквакультуры в России“ (Адлер, 2001), “YIII съезде
гидробиологического общества РАН“ (Калінінград, Росія, 2001),
“Европейская аквакультура и кадровое обеспечение отрасли” (Горки,
Білорусь, 2001), “Rybactwo 2002” (Ольштин, Польща, 2003), “Стратегия
развития аквакультуры в условиях ХХ1 века” (Мінськ, 2004), “Раціональне
використання біоресурсів континентальних водойм’ (Київ, 2004), “Проблемы
воспроизводства аборигенных видов рыб” (Київ, 2005), “Актуальні проблеми
аквакультури та раціонального використання водних біоресурсів” (Київ,
2005), “Геоінформаційні системи в аграрних університетах” (Херсон, 2006,
2007), “Тепловодная аквакультура и биологическая продуктивность водоемов
аридного климата“ (Астрахань, 2007);

на вітчизняному рівні – YI съезд Всесоюзного гидробиологического
общества (Мурманськ, 1991), “Екологічні проблеми аграрного виробництва”
(Дніпропетровськ, 1992), “Водные биоресурсы и пути их рационального
использования” (Київ, 2000) “Проблемы аквакультуры и функционирования
водных экосистем” (Київ, 2002), “Проблеми і перспективи розвитку
аквакультури в Україні” (Київ, 2004), “Регіональні проблеми України:
географічний аналіз та пошук шляхів вирішення” (Херсон, 2007).

Публікації. За результатами досліджень, які увійшли до дисертаційної
роботи, опубліковано 119 робіт (загальним обсягом 66,35 друк. арк.), із
них 1 монографія і 34 статті у фахових наукових виданнях, отримано два
патенти на корисну модель і два деклараційні патенти на винахід.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу,
8 розділів, висновків, науково-практичних рекомендацій, списку
використаної літератури (607 найменувань, із них 87 іноземних),
додатків. Робота викладена на 289 сторінках друкованого тексту, включає
129 таблиць і 21 рисунок.

Автор висловлює глибоку вдячність науковому консультанту, доктору
сільськогосподарських наук, професору Ісаак Михайловичу Шерману,
співробітникам кафедр рибництва і екології Херсонського державного
аграрного університету за багаторічну плідну співпрацю, підтримку і
допомогу в проведенні та виконанні програми досліджень.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Малі водосховища та їх особливості

На підставі ознайомлення зі спеціальною літературою та аналізу наведеної
інформації щодо стану вивчення проблеми за напрямом досліджень
визначено, що Степова зона України є природним середовищем, найбільш
трансформованим у всіх його компонентах і проявах, воно втратило
властиві йому домінанти і набуло ознак типового антропогенного
середовища. Гідроекологічні проблеми набули загальнодержавного значення
і стали одними з головних чинників національної безпеки.

Найчисельнішою групою серед водосховищ є малі водойми (94 % загальної
кількості) різного цільового призначення (питне, технічне, іригаційне
водопостачання, протиерозійний захист, рекреація, рибництво), які мають
загальну облікову площу 252,4 тис. га, акумулюють до 8041,8 млн м3 води
за корисного об’єму 5804 млн м3. За сукупністю ознак, які визначають
походження, становлення і в подальшому функціонування екосистеми малих
водосховищ, відносяться до категорії техногенних акваторій, що не мають
аналогів у природі.

У спеціальних публікаціях акцентується, що гідроекосистеми отримали
значне багатопланове техногенне навантаження, яке призвело до підвищеної
евтрофікації, токсикологічного і радіонуклідного забруднення, зміни
структурно-функціональних показників, утворення нових сукцесійних
угруповань, збіднілих за видовим складом, з низькою питомою
продуктивністю і самоочисною здатністю. Проте відносно малих водосховищ
це питання висвітлено обмежено.

Для керування якістю води особливої актуальності набувають методи
біологічної меліорації формуванням штучних іхтіоценозів, до складу яких
залучають активних риб-меліораторів, що є ефективними споживачами
кормових ресурсів та екологічно спеціалізовані для боротьби з
біоперешкодами. У літературних джерелах практично відсутні
фундаментальні відомості щодо біомеліорації малих водосховищ.

Природні умови, об’єкти і методики досліджень

Природні умови Степової зони України. Досліджені малі водосховища
різного цільового призначення розташовані на території Південного Степу,
яка характеризується динамічними кліматичними умовами, тривалим
вегетаційним періодом, інтенсивним випаровуванням і недостатньою
зволоженістю, нерівномірним розподілом водних ресурсів у часі та
просторі.

Наявність високопродуктивного ґрунтового покриву зумовило високе аграрне
навантаження та негативно відбилось на структурі земельного фонду
Південного Степу, левова частка якого належить ріллі (від 67,9 до 89,7
%). Ступінь розораності земель суттєво перевищує середнє значення
цього показника в Україні (54,4%) і сягає 62,2…69,2 % за винятком АР
Крим. Рівень ерозійної небезпеки цих територій катастрофічний.

Домінування випаровування води з водної поверхні створює негативний
водний баланс акваторій, спричинює рухому рівновагу гідроекосистем малих
водосховищ, викликає напружений гідрологічний режим і тенденцію до
поступового підвищення рівня мінералізації.

Об’єкти досліджень. На території Степу України розташовано 175 малих
водосховищ загальною обліковою площею водного дзеркала 28,7 тис. га, які
акумулюють майже 1,1 млрд м3 прісної води, що використовується для
різних напрямів господарської діяльності. За цільовим призначенням вони
створювалися для забезпечення іригації, питного і технічного
водопостачання, протиерозійного захисту і рекреації. Для цієї групи
водойм характерні виражені сезонні коливання площ, астатичний
гідрологічний режим.

Малі водосховища у Степовій зоні України значно поширені і відіграють
помітну роль у формуванні водоресурсної компоненти господарського
комплексу регіону, який загалом характеризується низьким рівнем
водозабезпечення.

Методики досліджень. Польові роботи за тематикою досліджень проводились
у період 1989…2006 рр. на базі 56 малих водосховищ різного цільового
призначення загальною площею 12820 га, розташованих в Одеській,
Миколаївській, Херсонській областях та АР Крим, частково у Запорізькій і
Дніпропетровській областях. За цільовим призначенням досліджувана група
представлена трьома типами водосховищ: питного і технічного призначення
– 13 водойм загальною площею 4109 га; зрошувального – 28 водойм
загальною площею 3876 га, що об’єднують усі водосховища, функціонування
яких пов’язане з технологією зрошувального землеробства; акумуляторами
скидних іригаційних вод – 15 водойм загальною площею 4785 га.

Структурно-логічна блок-схема досліджень відображена на рис. 1.

У процесі сезонних (весна, літо, осінь, зима) спеціальних досліджень
вивчали абіотичну і біотичну складові екосистем малих водосховищ з метою
інтегральної екологічної оцінки якості води за впливу антропогенного
навантаження.

Гідрологічні обстеження здійснювали за допомогою лота і ехолота
“Koden-CVS-888-L” (Японія). Інтенсивність водообміну розраховували за
методикою, запропонованою М.В.Пікушем [1972].

Аналіз гідрохімічних проб здійснювали в умовах акредитованої наукової
хімічної лабораторії Херсонського ДАУ за визнаними для цього виду
досліджень методиками. Концентрацію важких металів визначали у трьох
горизонтах (біля поверхні, у середині водної товщі, біля дна) та у
донних відкладах, радіонуклідів – у водній товщі і донних відкладах. Як
модельні з кожної дослідної групи водойм за цільовим призначенням були
обрані найтиповіші водосховища.

Відбір і камеральну обробку гідробіологічних проб здійснювали за
сучасними методиками. Первісні матеріали для вивчення розвитку
зоопланктону збирали за допомогою розробленого пристрою, на який
отримано деклараційний патент [Пилипенко, 2004].

Потенційно можливу продукцію розраховували на підставі результатів
обробки гідробіологічних проб і визначених середньосезонних показників
розвитку головних груп гідробіонтів з використанням
продукційно-біомасових (Р/В) коефіцієнтів. Іхтіологічні дослідження
ґрунтувалися на контрольних і промислових ловах, у процесі яких
визначали видову належність риб [Шерман, Пилипенко, 1999], головні їх
морфометричні характеристики [Правдин, 1966], віковий і статевий склад
популяцій [Брюзгин, 1969; Чугунова, 1959], особливості живлення
[Боруцкий, 1974; Мельничук, 1982]. Впровадження елементів пасовищної
аквакультури з метою отримання біомеліоративного ефекту здійснювали за
відповідними нормативами [Шерман та ін., 1996].

Проведена інтегральна екологічна оцінка якості води малих водосховищ за
сольовий складом, трофо-сапробіологічними і специфічними параметрами
[Романенко та ін., 2001].

Питні і технічні водосховища

Зрошувальні водосховища

Водойми-акумулятори скидних іригаційних вод

Інтегральна екологічна оцінка

якості води за:

Вплив на якість води методами біомеліорації

Рибогосподарське забезпечення біомеліорації

Формування і функціонування гідроекосистем в умовах зростаючого
антропогенного тиску

Показниками сольового складу:

визначення галинності;

забруднення хлоридами;

— забруднення сульфатами

Інтродукція

Вирощування ремонту і плідників риб-біомеліораторів

Біотична інтегральна підсистема

Трофо-сапробіологічними показниками:

гідрофізичними;

гідрохімічними;

— гідробіологічними

Інтродукція

Штучне відтворення

риб-меліораторів

Морфогідрологічні параметри

Макрофіти

Фітопланктон

Специфічними показниками токсичної та радіаційної дії:

— важкими металами (As, Cd, Co, Cu, Pb, Zn);

— радіонуклідами (90Sr, 137Cs)

Інтродукція

Вирощування життєстійкого рибопосадкового матеріалу

Фізико-хімічні параметри

Зоопланктон

Інтродукція

Іхтіофауна

Оцінка якості рибопродукції

Комплекс компенсаційних водо- та природоохоронних заходів створення
стабільних гідроекосистем малих водосховищ

Рекомендації виробництву

Рис. 1. Структурно-логічна блок-схема досліджень

комплексі УСК “Гамма–Плюс” за відповідною стандартизованою методикою.

Математичну обробку результатів досліджень здійснювали на ПЕОМ за
методиками математичної статистики з використанням прикладних програм
Microsoft Excel. Формування геоінформаційної системи екологічного
моніторингу гідроекосистем малих водосховищ здійснено за ліцензійним
програмним забезпеченням ArcGis 9.1.

Екологічні складові формування й функціонування екосистем малих
водосховищ

Абіотична інтегральна підсистема. Переважна більшість досліджених малих
водосховищ площею від 15 до 1200 га належать до мілководних (із
середніми глибинами < 4 м), менша частка – до середньоглибоких (із середніми глибинами 4,4…6,5 м) водойм. Коефіцієнт водообміну для водосховищ питного і технічного призначення коливається в межах 0,9…1,86; зрошувального – 0,30…1,12; для водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод – 0,10…0,50. Гідрофізичні показники якості води під впливом природних та антропогенних чинників мають складний і нестійкий характер: термічний режим типовий для континентальних водойм Степу України; каламутність води залежно від глибини водойм коливається у межах 1,5…34,0 мг/дм3; кольоровість води змінюється від 12 до 340; прозорість для мілководних акваторій коливається від 0,3 до 0,8 м, для середньоглибоких – від 0,7 до 1,4 м; концентрація розчиненого у поверхневих шарах води кисню змінюється від 5,7 до 14,8 мг/дм3 за показників насиченості 58,4…126,8 %; у середньоглибоких водосховищах спостерігається термічна і киснева стратифікація. Хімічні параметри гідроекосистем малих водосховищ формуються на основі характеристик водойм-попередників, джерел водопостачання та під впливом чинників антропогенного походження (табл. 1). Таблиця 1 (min…max) Показник Група водосховищ за цільовим призначенням питні і технічні зрошувальні водойми-акумулятори Активна реакція (рН) 7,77 (6,33...9,37) 8,05 (6,61...9,20) 8,32 (7,56...8,85) Вміст фосфору, мг/дм3 0,13 (0,04...0,38) 0,17 (0,03...0,40) 0,35 (0,09...1,39) Вміст азоту, мг/дм3 0,51 (0,21...0,85) 0,92 (0,38...2,17) 1,03 (0,23...1,76) Лужність, мг-екв/ дм3 3,40 (2,02...4,91) 3,71 (2,35...6,80) 4,59 (2,24...10,59) Жорсткість, ммоль/ дм3 7,18 (3,15...27,46) 8,71 (3,14...19,89) 15,20 (2,86...34,55) Перманганатна окиснюваність, мгО/дм3 7,37 (4,21...12,45) 9,76 (5,52...16,80) 13,92 (4,42...23,55) Вміст хлоридів, мг/дм3 259,4 (31,2...1802,3) 210,3 (12,6...835,8) 989,4 (46,7...3738,4) Вміст сульфатів, мг/дм3 212,2 (46,7...1456,6) 249,0 (18,5...989,2) 611,5 (69,9...1559,0) Сума іонів, мг/дм3 951,9 (241,7..5347,2) 959,4 (286,4...2333,5) 2860,8 (348,4...9038,1) За активною реакцією середовища серед малих водосховищ домінують акваторії зі слабколужною водою, підпорядковане значення мають водойми з лужною і нейтральною водою. Малі водосховища, особливо пов’язані з іригацією, зазнають прогресуючої евтрофікації, на що вказують підвищенні концентрації біогенних елементів і показники перманганатної окиснюваності. Вода малих водосховищ насичена солями лужноземельних металів, що змушує класифікувати її від середньо- до дуже жорсткої. Малі водосховища переважно належать до прісноводних акваторій, більшість з яких за домінуючим аніоном віднесені до гідрокарбонатного класу, за домінуючим катіоном – до натрієвої групи. Підпорядковане значення мають мінералізовані та слабкосолоні акваторії, що превалюють у групі водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод, які за домінуючим аніоном розподілені між хлоридним і сульфатним класами, за домінуючим катіоном належать до кальцієвої та натрієвої груп. Гідроекосистеми малих водосховищ характеризуються відсутністю вираженого забруднення іонами важких металів і радіонуклідами. Лише в окремих акваторіях виявлено певне перевищення вмісту у воді Zn і Mn від нормованих значень. Біотична інтегральна підсистема. Заростання малих водосховищ макрофітами збіднілого видового складу коливається від 2 до 54 % площі акваторій за середньосезонних біомас водоростей 58,5…751,2 г/м2 (табл. 2). Розвиток макрофітів гальмують глибина водойм і коефіцієнт водообміну. Таблиця 2 (min…max) Показник Група водосховищ за цільовим призначенням питні і технічні зрошувальні водойми-акумулятори Біомаса макрофітів, г/м2 284,0 (88,5...574,6) 295,8 (58,5...751,2) 325,1 (148,4...688,3) Біомаса фітопланктона, г/м3 14,89 (4,8...28,7) 27,16 (4,5...149,4) 36,46 (4,5...123,5) Біомаса зоопланктона, г/м3 2,62 (0,86...5,69) 4,14 (1,03...10,83) 5,17 (1,72...12,28) Біомаса зообентоса, г/м2 3,16 (1,21...6,91) 3,76 (0,44...28,73) 3,87 (0,99...15,38) Альгологічні угруповання малих водосховищ мають ознаки характерні евтрофікованим слабкопроточним і стоячим водоймам з відносно збіднілим видовим складом і підвищеними показниками середньосезонних біомас фітопланктону (від 4,48+1,29 до 149,37+6,17 г/м3). Терміка, активна реакція середовища і підвищений вміст розчинених солей стимулювали вегетацію альгоугруповань, глибина водойм і невисока мінералізація гальмували розвиток фітопланктону. Якісні та кількісні показники розвитку зоопланктонних угруповань підтверджують, що гідроекосистеми переважної більшості малих водосховищ зазнають евтрофікації. Середньосезонні показники біомаси зоопланктону для окремих акваторій коливаються від 0,89+0,22 до 12,28+3,35 г/м3, провідна роль у її формуванні належить коловерткам. Стимулюючими чинниками розвитку зоопланктону є термічний режим, підвищена мінералізація води і вегетація фітопланктону. Донні гідробіоценози малих водосховищ, на фоні збіднілого видового різноманіття організмів, демонструють інтенсивний розвиток, середньо-сезонні показники біомас “м’якого” зообентосу для окремих акваторій коливаються від 0,44+0,10 до 28,73+5,69 г/м2. У середньоглибоких водоймах певне розповсюдження отримали молюски роду Dreissena із середньо-сезонними біомасами 43,5…735,8 г/м2, які здійснюють активну фільтраційну і седиментаційну життєдіяльність. Основу стихійно сформованої іхтіофауни малих водосховищ становлять малоцінні короткоциклічні види риб, які утворили скорочені ланцюги живлення, що виключає можливість ефективного засвоєння органічної речовини, тобто енергії, накопиченої на різних трофічних рівнях. Інтегральна екологічна оцінка якості води малих водосховищ за дії антропогенного навантаження Якість води за типовими вимогами. За критерієм мінералізації водосховища питного і технічного призначення характеризуються найвищою якістю і належать до прісних водойм (I клас), гіпо- та олігогалінної категорій (1…2); водосховища зрошувального використання представлені прісними (I клас) і солонуватими (II клас) водоймами, які розподілені між гіпо-, оліго- і ?-мезогалінними категоріями (1…3); водойми-акумулятори, що утримують відпрацьовану іригаційну воду, мають найгіршу якість води, переважна їх більшість належить до солонуватих акваторій, ?-?-?езогалінних категорій (3…4). Щодо забруднення хлоридами і сульфатами найгіршою якістю характеризуються гідроекосистеми водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод, добру і задовільну якість води мають водосховища питного і технічного призначення, проміжне положення займають зрошувальні водосховища, які розподілені за всіма класами і категоріями якості. За критерієм прозорості води переважна більшість водосховищ питного і технічного призначення належить до чистих і досить чистих акваторій (II клас, 2…3 категорії), серед зрошувальних та водойм-акумуляторів домінують водосховища зі слабким і помірним забрудненням (III клас, 4…5 категорії). Цільове використання малих водосховищ визначає інтенсивність їх експлуатації, виражену через коефіцієнт водообміну Кв, і, як наслідок, їх абіотичні та біотичні характеристики. За критерієм активної реакції (рН) середовища малі водосховища розподілені між усіма класами і категоріями якості вод, але серед питного і технічного призначення домінують акваторії з чистими водами, зрошувальні мають різні рівні забруднення, більшість водойм-акумуляторів слабко і помірно забруднені. За концентрацією біогенних елементів питні і технічні водосховища переважно мають задовільну і посередню якість води (III клас, 4…5 категорії), зрошувальні представлені помірно забрудненими та брудними акваторіями (III…IY класи, 4…6 категорії), серед водойм-акумуляторів домінують від помірно до дуже забруднених акваторій (III…Y класи, 5…7 категорії). За критерієм перманганатної окиснюваності питні і технічні водосховища переважно представлені досить чистими акваторіями (II клас, 2…3 категорії) з незначною кількістю помірно забруднених водойм (III клас, 4…5 категорії), зрошувальні мають різний ступінь забруднення із задовільною й посередньою якістю води (II…III класи, 3…5 категорії), водойми-акумулятори помірно (III клас, 5 категорія) та суттєво забруднені органічними речовинами (IY…Y класи, 6…7 категорії). Переважна більшість малих водосховищ незалежно від цільового призначення за середньосезонними біомасами фітопланктону представлена брудними, ?”-мезосапробних і політрофних акваторій (IY клас, 6 категорія), окремі водойми належать до помірно забруднених (III клас, 5 категорія) або дуже брудних (Y клас, 7 категорія) акваторій. Водні екосистеми малих водосховищ характеризуються незначним забрудненням іонами важких металів, певне занепокоєння викликають тільки водойми-акумулятори скидних іригаційних вод, які накопичують окремі полютанти (Cu, Cd, Zn, Pb). Переважна більшість малих водосховищ за показником забруднення елементами радіаційної дії має відмінну і добру якість води, проте окремі акваторії, що наближені до великих промислових підприємств та АЕС, слабко забруднені радіонуклідами. Оцінювання стану функціонування екосистем малих водосховищ за елементарними ознаками якості води з використанням комплексного екологічного індексу Іе показало (рис. 2), що переважна більшість водосховищ питного і технічного призначення характеризується “сильно забрудненими – брудними” екосистемами внаслідок надмірного розвитку фітопланктону. Водосховища зрошувального використання характеризуються загальним погіршенням екологічної ситуації, що виражається у “сильно забрудненому – дуже брудному” станах екосистем під впливом значних біомас фітопланктону, підвищених концентрацій хлоридів і сульфатів. Водойми-акумулятори скидних іригаційних вод характеризуються критичним станом екосистем, які внаслідок високої мінералізації, підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів мають надзвичайно брудні води. За рівнем забруднення токсичними елементами і радіонуклідами малі водосховища загалом мають задовільний екологічний стан. Вплив цілеспрямованого формування іхтіофауни малих водосховищ на якість води Біомеліорація малих водосховищ. Комплексними багаторічними гідробіологічними дослідженнями встановлено, що для малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України, які зазнають вираженого антропогенного навантаження, є характерним формування істотного біопродукційного потенціалу (табл. 3). Динаміка розвитку компонентів гідробіоценозів різних трофічних рівнів має виражений сезонний характер, призводить до прогресуючого збільшення концентрації органічних речовин у водних екосистемах, зумовлює їх забруднення. На підставі поступово зростаючої евтрофікації водосховищ і накопичення енергії в межах гідроекосистеми Рис. 2. Екологічна індикація якості води малих водосховищ: а – питного і технічного призначення; б – зрошувального призначення; в – водойми-акумулятори скидних іригаційних вод створюються передумови для подальшого розвитку продуцентів і консументів різних трофічних рівнів, насамперед представників флористичних комплексів. Цей процес відбувається на фоні скорочених трофічних ланцюгів і за відсутності у складі гідробіоценозів ефективних споживачів створюваної органічної речовини. Визначена тенденція має стійкий характер і набуває особливої гостроти в процесі подовження терміну експлуатації малих водосховищ лише за цільовим призначенням. Таблиця 3 (min…max) Показник Група водосховищ за цільовим призначенням питні і технічні зрошувальні водойми-акумулятори Продукція макрофітів, т/га 3,41 (1,06...6,90) 3,55 (0,70...9,01) 3,91 (1,78...8,26) Продукція фітопланктона, т/га 26,49 (8,23...56,48) 32,98 (6,80...167,29) 41,14 (5,38...172,86) Продукція зоопланктона, т/га 0,83 (0,22...1,67) 0,83 (0,31...1,95) 0,86 (0,31...1,97) Продукція зообентоса, т/га 0,19 (0,07...0,42) 0,23 (0,03...1,72) 0,23 (0,06...0,92) З метою стабілізації екологічної ситуації і поліпшення якості водного середовища доцільно віддавати перевагу біологічним методам меліорації. Особливої актуальності природоохоронний аспект біологічної меліорації набуває у зв’язку з можливістю рибогосподарської експлуатації досліджених малих водосховищ різного цільового призначення. Створення штучних іхтіоценозів пасовищного типу із залученням до їх складу риб різної харчової спеціалізації (макрофітофагів, планктофагів, бентофагів), здатних ефективно споживати відповідні кормові компоненти, дає змогу подовжити трофічний ланцюг, розсіяти надлишкову енергію, накопичену в межах гідроекосистем, оптимізувати ситуацію, створити збалансовану гідробіосистему і досягти меліоративного ефекту шляхом подальшого вилучення певної частки органічної речовини у вигляді рибної продукції. При цьому суттєво скорочуються, а у деяких випадках практично зникають витрати на традиційні меліоративні заходи. Особливе значення біомеліоративного ефекту полягає в тому, що він супроводжується формуванням значних обсягів корисної рибопродукції високої якості і низької собівартості. Для керування якістю води і отримання біомеліоративного ефекту, підтвердженого у виробничих умовах, доцільна інтродукція 20…270 екз/га цьоголітків (однорічок) білого амура, 85…5185 білого товстолобика, 50… 470 строкатого товстолобика, 10…345 коропа (сазана), 60…100 екз/га піленгаса. Рибницьке забезпечення біомеліорації малих водосховищ. Забезпечення означеного екологічного напряму необхідною кількістю рибопосадкового матеріалу риб-меліораторів відповідних якості і асортименту можливе за умови налагодження масштабного штучного відтворення, яке стримується дефіцитом якісних плідників цих видів риб, але може бути вирішене за рахунок комплексної експлуатації певної частки малих водосховищ у режимі водойм-репродукторів [Пилипенко, 2000, 2002, 2003]. Визначено, що високий біомеліоративний і рибогосподарський ефект від інтродукції можна отримати тільки за умов масштабного зариблення малого водосховища відносно дешевим рибопосадковим матеріалом, але з високими показниками виживання. У зв’язку з цим для інтродукції у малі водосховища Степу України доцільно використовувати цьоголітків (однорічок) риб-меліораторів стандартною середньою масою 20…30 г або вище [Пилипенко, 2003]. Узагальнення багаторічних фактичних результатів вирощування рибопосадкового матеріалу, отриманих нами в процесі виконання науково-дослідних і виробничих робіт у рибогосподарських підприємствах Півдня України [Пилипенко, 1990, 1993], дозволило встановити пріоритетні показники виробництва, розробити і зареєструвати на патентування рибницькі планшети [Пилипенко, Воліченко, 2007]. Оцінка якості рибопродукції біомеліораторів. Дослідженнями підтверджено природне походження специфічних запахів і смаку у планктофагів слабкопроточних малих водосховищ, яке має тимчасовий характер в осінньо-зимовий період за температур води < 8…10 0С [Пилипенко, 2007; Пилипенко та ін.., 2004]. Виявлено, що харчування товстолобиків синьозеленими водоростями (анабена, анабенопсис, афанізоменон, осциляторія) у цей період має певний негативний аспект, спричинює появу побічних запахів і смаку в різних тканинах, що може бути діагностовано як захворювання аліментарного характеру. Найпоказовішою з усіх проаналізованих зразків була жирова тканина, що дозволяє вважати її індикатором технологічної якості товстолобиків у цей час. Використання такої риби як харчового продукту і сировини для переробки треба тимчасово обмежувати з двох причин: різке погіршення органолептичних якостей риби-сирцю та її непридатність внаслідок можливого вмісту деяких речовин розпаду синьозелених водоростей, здатних викликати розлад системи травлення людини при вживанні готової рибної продукції. Визначено, що вміст важких металів у тканинах і органах риб-меліораторів не перевищує прийнятих рівнів ГДК. Найнижчі концентрації токсичних речовин мали м’язові тканини (5,0…58,0 % ГДК), виражений ефект акумуляції іонів важких металів виявлено у покривних тканинах (луска, шкіра) і зябрах (10,5…85,0 % ГДК), істотні їх концентрації (52,5…84,8 % ГДК) містили жирові тканини. Серед риб-меліораторів найнижчу здатність до біологічного концентрування токсикантів мають планктофаги (білий і строкатий товстолобики, їх гібридні форми) і макрофітофаги (білий амур), найвищу – бентофаги (сазан, короп) і детритофаги (піленгас). Мінімальними концентраціями токсичних речовин характеризувалися риби із водосховищ питного і технічного призначення, максимальними – із водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод. Аналіз вмісту радіонуклідів у органах і тканинах ряду видів риб-меліораторів показав занадто малі концентрації 90Sr та 137Cs у переважній більшості зразків. Незначні їх концентрації виявлені лише у зябрах і покривних тканинах. Найменшу схильністю до біоконцентрування радіоактивних речовин мають планктофаги, більш виражену здатність демонструють макрофітофаги, бентофаги і детритофаги. Отже, вміст іонів важких металів і радіонуклідів у органах і тканинах різних видів риб-меліораторів значно нижчий за визначені Державними гігієнічними нормами рівні. Тому їх товарну рибопродукцію можна вважати придатною для харчового споживання. Теоретичні основи формування і функціонування екосистем малих водосховищ Математичне моделювання і прогнозування. Кількісні критерії процесу формування екологічного стану водних екосистем різного типу сьогодні є нормою екологічних досліджень, чого не можна сказати стосовно розуміння механізму цього явища і можливостей його математичного моделювання. Без математичного опису закономірностей процесів, які відбуваються в межах водойм, та кількісної оцінки результатів антропогенного впливу неможливі прогнозування тенденцій розвитку гідроекосистеми та вирішення головної гідроекологічної проблеми – визначення оптимального режиму експлуатації водної екосистеми, за якою можливе отримання найвищого позитивного ефекту при найменших негативних наслідках. За результатами кореляційного аналізу впливу середньої глибини на формування абіотичної і біотичної складових, встановлено позитивний і доволі виражений зв’язок лише з прозорістю води (r = 0,92), залежність інших екологічних параметрів від гідрологічних процесів носила зворотній характер. Збільшення глибини викликало зменшення концентрацій компонентів сольового складу (r від –0,27 до –0,34) та переважної більшості параметрів трофо-сапробіологічного блоку (r від –0,38 до –0,51), негативно вплинуло на інтенсивність вегетації гідробіонтів різних трофічних рівнів (r від –0,13 до –0,72). Отже, глибина водосховищ позитивно впливає на формування якісних характеристик води і відповідно зменшує ступінь забруднення гідроекосистем чинниками абіотичного і біотичного походження. На особливу увагу заслуговує оцінка впливу на формування і функціонування екологічних параметрів гідроекосистем малих водосховищ однієї з головних технологічних характеристик цих техногенних акваторій – коефіцієнта водообміну (Кв), який позитивно впливає на прозорість води (r = 0,51) та негативно на всі інші параметри (r від –0,06 до –0,50). На нашу думку, такі гідрологічні характеристики, як глибина і коефіцієнт водообміну водойм, що є найбільш впливовими на формування і функціонування головних екологічних параметрів абіотичної і біотичної підсистем гідроекосистем техногенних акваторій, мають отримати відповідний статус контрольованих показників і бути враховані при розробці екологічної класифікації малих водосховищ різного цільового призначення. Аналіз кореляційної матриці підтверджує, що на абіотичні і біотичні параметри малих водосховищ негативно впливає прозорість води, тоді як активна реакція (рН) середовища є стимулювальним чинником у становленні практично всіх екологічних параметрів. Визначено істотний позитивний взаємозв’язок між концентраціями біогенних елементів (r = 0,45), які, у свою чергу, позитивно впливають на показник перманганатної окиснюваності (r = 0,28…0,38), стимулюють інтенсивність вегетації фітопланктону (r = 0,30… 0,59) і макрофітів (r = 0,24…0,30), розвиток зоопланктону (r = 0,09…0,38). Збільшення перманганатної окиснюваності як показника забруднення акваторій розчиненими органічними сполуками є стимулювальним чинником для вегетації гідробіонтів різних трофічних рівнів (r від 0,11 до 0,55). Компоненти сольового складу та мінералізація стимулюють заростання акваторій макрофітами (r від 0,44 до 0,69), але практично не впливають на кількісні показники розвитку інших груп гідробіонтів (r від –0,03 до 0,21). На формування якісних параметрів гідроекосистем малих водосховищ істотно вливає ступінь антропогенної освоєності територій, які становлять площу їх поверхневого водозбору. За кореляційним аналізом визначено негативний вплив розораності прилеглих територій на прозорість води (r = –0,51), позитивний вплив на вміст біогенних елементів, особливо фосфору (r = 0,58), та інтенсивність вегетації гідробіонтів усіх трофічних рівнів (r від 0,06 до 0,46). Для визначення особливостей формування якісних параметрів гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення сформована спрощена блок-схема математичної моделі (рис. 3), в основу якої покладено виявлені кореляційні зв’язки між чинниками різного походження та певними елементами гідроекосистеми. Рис.3. Блок-схема математичної моделі формування якісних параметрів гідроекосистем малих водосховищ: - коефіцієнти кореляції (r) Очевидно, що формування якісних параметрів малих водосховищ відбувається під впливом низки процесів, які умовно можна об’єднати у два блоки: чинники алохтонного та автохтонного впливу. При цьому доцільно розмежувати чинники у зв’язку з різним рівнем керованості і можливістю маніпулювання їх дією, визначити пріоритетні, які мають бути враховані при математичному моделюванні. На цій підставі серед чинників алохтонного впливу необхідно акцентувати увагу лише на двох із них – розораності територій та коефіцієнті водообміну, які можна вважати технологічними параметрами, а їх значення залежать від прийняття й реалізації відповідних технологічних рішень. Серед чинників автохтонного впливу є сенс акцентувати увагу також на двох із них – глибині водосховищ та біологічному забруднені. Якщо перший чинник вважається технологічним параметром і його значення залежить від інтенсивності експлуатації водосховища, то з другим пов’язана можливість проведення біомеліоративних маніпуляцій щодо вилучення надлишкової органічної речовини, що створюється на різних трофічних рівнях, формуванням штучних іхтіоценозів за рахунок інтродукції певних видів риб-меліораторів. За регресійним аналізом визначені аналітичні і графічні форми взаємозв’язку між якісними параметрами гідроекосистем малих водосховищ та чинниками аллохтонного і автохтонного впливу, які складають основу математичної моделі. Елементи регресійних рівнянь впливу гідрологічних характеристик малих водосховищ на формування якісних параметрів води наведені в табл. 5. Таблиця 5 Залежність якісних параметрів гідроекосистем малих водосховищ від коефіцієнта водообміну (Кв) і глибини (Глс, м) Параметр якості води Коефіцієнт водообміну (Кв) Глибина (Глс), м b0 b b0 b Прозорість води (Пр), м 1,49 1,15 0,70 0,55 Активна реакція (рН) середовища 8,46 –0,60 8,64 –0,20 Вміст фосфору фосфатів (Р), мг/дм3 0,31 –0,16 0,30 –0,03 Вміст амонійного азоту (N), мг/дм3 1,05 –0,30 1,21 –0,13 Перманганатна окиснюваність (ПО), мгО/дм3 13,38 –4,60 14,33 –1,41 Вміст хлоридів (Cl-), мг/дм3 957,16 –791,04 842,62 –145,36 Вміст сульфатів (SO42-), мг/дм3 577,30 –360,03 556,38 –77,16 Сума іонів (?i), мг/дм3 2753,7 –1925,0 2546,50 –378,86 Заростання макрофітами (ЗМ), % 27,24 –15,54 33,56 –5,91 Біомаса фітопланктону (Бф), г/м3 41,44 –21,97 46,24 –6,85 Апроксимаційні значення залежності формування якісних параметрів гідроекосистем від показника розораності територій представлені в табл. 6. Таблиця 6 Залежність якісних параметрів гідроекосистем малих водосховищ від розораності територій (РО, %) Параметр якості води Елементи рівняння b0 b Прозорість води (Пр), м 4,60 –0,04 Вміст фосфору фосфатів (Р), мг/дм3 –0,60 0,01 Вміст амонійного азоту (N), мг/дм3 –0,81 0,03 Перманганатна окиснюваність (ПО), мгО/дм3 1,48 0,13 Заростання макрофітами (ЗМ), % –38,09 0,86 Біомаса фітопланктону (Бф), г/м3 –138,15 2,66 Отримані лінійні регресійні елементи математичної моделі дають змогу апроксимувати досить складний і багатовекторний процес формування та функціонування гідроекосистем малих водосховищ під дією антропогенного навантаження. На нашу думку, доволі прості математичні моделі, в основу яких покладено комплексне узагальнення окремих явищ, що характеризують якісні параметри водних об’єктів, корисні як для прогнозування екологічної ситуації, так і для керування і регулювання процесом функціонування гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення. Еколого-трофічна класифікація малих водосховищ. З метою формування виважених та екологічно обґрунтованих управлінських рішень стосовно збереження і поліпшення якісних параметрів води малих водосховищ, запропоновано їх еколого-трофічну класифікацію. До її основи покладено сучасні принципи поділу водних об’єктів за системними рівнями згідно з визначеними складовими та діагностичними критеріями, які чинять домінуючий вплив на формування якісних параметрів гідро-екосистем. Малі водосховища різного цільового призначення класифіковано за такими рівнями (табл. 7): тип ? підтип ? клас ? категорія. На першому кваліфікаційному рівні залежно від показника мінералізації води малі водосховища представлені двома типами водойм: прісноводними (< 1000 мг/л), до яких належать практично всі акваторії з групи водосховищ питного і технічного призначення та переважна більшість зрошувального використання, і солонуватоводними (> 1000 мг/л), серед
яких домінують водойми-акумулятори скидних іригаційних вод. На
наступному кваліфікаційному рівні залежно від середньої глибини, як
однієї з головних гідрологічних характеристик, що визначає корисний
об’єм акваторії, малі водосховища поділені на підтипи: мілководні (< 4,0 м) водойми, до яких належать практично всі акваторії, пов’язані з іригацією, і середньоглибокі (> 4,0 м) водойми, представлені виключно
питними і технічними водосховищами. З урахуванням значного впливу при
формуванні якісних параметрів гідроекосистем такої гідрологічної
характеристики, як проточність, вираженої через коефіцієнт водообміну
Кв, виділено три класи водойм: проточні або транзитно-акумулятивні
(> 0,90), до

Таблиця 7

Класифікація малих водосховищ різного цільового призначення

Класифікаційний рівень Класифікаційна категорія Складова
класифікаційного рівня Значення складової класифікаційного

рівня Цільове призначення малих водосховищ

Тип

Мінералізація води,

мг/дм3 Прісноводні < 1000 питні і технічні, зрошувальні Солонуватоводні > 1000 зрошувальні, водойми-акумулятори

Підтип

Середня глибина, м Мілководні < 4,0 зрошувальні, водойми-акумулятори Середньоглибокі > 4,0 питні і технічні

Клас

Проточність

(за коефіцієнтом водообміну) Проточні

(транзитно-акумулятивні) > 0,90 питні і технічні

Середньопроточні (акумулятивно-транзитні) 0,51 – 0,90 зрошувальні

Слабкопроточні (акумулятивні) < 0,50 водойми-акумулятори Категорія Ступінь деградації гідроекосистеми Слабка Діагностика за комплексом показників Специфічні для кожної групи залежно від цільового призначенням Помірна Сильна яких мають відношення водосховища питного і технічного призначення; середньопроточні або акумулятивно-транзитні (0,51 – 0,90), серед яких домінують зрошувальні водосховища; слабкопроточні або акумулятивні (< 0,50), які переважно представлені водоймами-акумуляторами скидних іригаційних вод. . 2 : T ? ¬ I 4 6 ~ ? ‚ „ † ° ? ¶ h l n z ? ? ” ? . 0 2 ? ‚ „ † ° ? ? ¶ I " h j j l n p r t v x z | ~ ? ? AE E „\ „¤o^„\ „\ „¤o^„\ & F & F & & & & F ?? ”y1/4 o Oe0x x ????…? x x x x x x x x x x x x x x x x x x ?????? d j l p l l p ?? ?????? @ o # ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? %межі прояву залежно від цільового призначення водосховищ, дає змогу встановити три категорії деградації гідроекосистеми: слабку, помірну і сильну (табл. 8). Кількісні параметри класифікаційних показників, за якими визначається категорія деградації гідроекосистеми для груп малих водосховищ за цільовим призначенням, переважно узгоджуються з екологічною класифікацією якості поверхневих вод, що дає підстави вважати розроблену класифікаційну систему складовим елементом системи екологічних класифікацій якості поверхневих вод. Розроблена і запропонована система класифікацій екосистем малих водосховищ, яка ґрунтується на використанні обмеженого переліку пріоритетних параметрів, абіотичного і біотичного походження, дає змогу проводити комплексну паспортизацію цієї групи водойм, здійснювати екологічне бонітування окремих акваторій, отримувати об’єктивні дані щодо рівня деградації їх гідроекосистем, створює інформаційне підгрунття для прийняття виважених і дієвих управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності. Геоінформаційна система екологічного моніторингу екосистем малих водосховищ. Одним із пріоритетних напрямів природоохоронної діяльності є вдосконалення існуючих і впровадження нових принципів та методів оцінки екологічного стану водних об’єктів, екологічного нормування антропогенного навантаження на гідроекосистеми різного типу. Дієвим кроком на цьому шляху є формування геоінформаційної системи екологічного моніторингу водних об’єктів. Застосування геоінформаційної системи, яка представляє собою сучасну інтегровану інформаційну технологію, уможливило проведення картографування досліджених 56 малих водосховищ Степової зони України, здійснення їх візуалізації у ландшафтному оточенні з погляду оцінки джерел водопостачання, площі і характеру водозбору, рельєфу місцевості, ступеня антропогенної перетвореності (урбанізованості) прилеглих територій, наявності лісових масивів, сільськогосподарських угідь. ГІС екологічного моніторингу супроводжується базою даних на кожний водний об’єкт, яка має об’єктивно-орієнтовану організацію, аналіз і відображення електронних таблиць та паспортної атрибутної інформації стосовно морфо-гідрологічних, гідрохімічних і гідробіологічних параметрів, інтегрованої екологічної індексації екосистем малих водосховищ. Розроблене інформаційне середовище екологічної оцінки стану екосистем малих водосховищ як модельне використовується у навчальному процесі і є основою спеціальної підготовки майбутніх фахівців у сфері охорони довкілля та раціонального використання водних ресурсів. Таблиця 8 Еколого-трофічна класифікація малих водосховищ різного цільового призначення Показник Категорії деградації гідроекосистем малих водосховищ питних і технічних зрошувальних водойм-акумуляторів слабка помірна сильна слабка помірна сильна слабка помірна сильна Коефіцієнт водообміну (Кв) > 1,0

1,0 – 0,8

< 0,8 1,0 – 0,8 0,7 – 0,5 < 0,5 0,7 – 0,5 0,4 – 0,2 < 0,2 Прозорість води (Пр), м 0,70–1,00 0,40–0,65 < 0,4 0,40–0,65 0,20–0,35 < 0,20 0,20–0,35 0,20–0,15 < 0,15 Мінералізація, мг/дм3 Вміст хлоридів, мг/дм3 Вміст сульфатів, мг/дм3 501–1000 20 – 75 50 – 100 1001–1500 75 – 200 1001 – 200 > 1500

> 200

> 200 1001–1500

75 – 200

1001 – 200 1501–2000

2001 – 300

201 – 300 > 2000

> 300

> 300 1501–2000

2001 – 300

201 – 300 2001–3000

301 – 800

301 – 1000 > 3000

> 800

> 1000

рН 7,6 – 8,1 8,2 – 8,5 > 8,5 8,2 – 8,5 8,6 – 8,8 > 8,8 8,6 – 8,8 8,9
– 9,0 > 9,0

Вміст біогенів, мг/дм3:

— амонійного азоту

— фосфору фосфатів

0,20–0,30

0,02–0,05

0,31 – 0,50

0,051–0,10

> 0,50

> 0,10

0,31 – 0,50

0,051–0,10

0,51–1,00

0,101–0,2

> 1,00

> 0,20

0,51 – 1,00

0,101–0,2

1,01 – 2,50

0,201–0,30

> 2,50

> 0,30

Заростання макрофітами, %

< 10 10 – 15 > 15

10 – 15

16 – 25

> 25

15 – 25

26 – 35

> 35

Біомаса фітопланктону, г/м3

0,5 – 2,0

2,1 – 10,0

> 10,0

2,1 – 10,0

10,1–30,0

> 30,0

10,1 – 30,0

30,1 – 50,0

> 50,0

Концепція раціональної експлуатації малих водосховищ. Стосовно малих
водосховищ як техногенних акваторій з їх специфічним походженням і
формуванням гідроекосистеми водоохоронна діяльність повинна мати
своєрідний характер і будуватись за схемою, яка істотно відрізняється
від аналогів, застосовуваних для природних водних об’єктів. Суть цієї
схеми полягає у тому, що на базі малих водосховищ водоохоронні заходи
мають здійснюватись не заради збереження природної структури і перебігу
продукційно-деструкційних процесів, а з метою досягнення оптимального
господарського ефекту залежно від цільового призначення водного об’єкта.

Одним із визначальних елементів у схемі водоохоронних заходів щодо малих
водосховищ має бути раціональне господарське використання
біопродукційного потенціалу, яке слід спрямовувати насамперед на
забезпечення і підтримання відповідної якості води, а також на отримання
біомеліоративного і, як наслідок, рибогосподарського ефекту.

На підставі результатів багаторічного екологічного моніторингу
гідроекосистем малих водосховищ Степової зони України, проведеного
аналітичного і математичного аналізу отриманих даних, розробленої
еколого-трофічної класифікації і створеної геоінформаційної системи,
можна запропонувати стратегію водоохоронної діяльності, спрямованої на
раціональну експлуатацію та реабілітацію цих техногенних водних
об’єктів. У структурі управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності
по відношенню до малих водосховищ виділено три аспекти: технологічний,
біологічний і просторовий (рис. 4).

Технологічний аспект пов’язаний з оптимізацією гідрологічного режиму
екосистем, має забезпечувати регулювання водообміну та підтримання
нормального рівня води з метою акумуляції її технологічних об’ємів.
Реалізація управління гідрологічним режимом кожного водного об’єкта має
свої особливості залежно від цільового використання акваторії та рівня
деградації гідроекосистеми.

Біологічний аспект передбачає здійснення контролю за перебігом
продукційно-деструкційних процесів шляхом впровадження елементів
біомеліорації. Відсутність у складі стихійно сформованих гідробіоценозів
малих водосховищ ефективних споживачів органічної маси, що продукується
на різних трофічних рівнях на фоні прогресуючої евтрофікації, призводить
до утворення тупикових продукційних гілок, за якими відбувається
поступове накопичення енергії у межах гідроекосистеми, утворення
потужних детритних і мулових мас, посилення деструкційних процесів,
особливо в анаеробних умовах, і, як наслідок, дефіцит розчиненого кисню,
виділення сірководню. За такого сценарію перебігу
продукційно-деструкційних процесів має місце вторинне автохтонне
забруднення акваторій, що поступово призводить до кризової ситуації
(рис. 5). Впровадження елементів біомеліорації шляхом цілеспрямованого
формування штучних іхтіоценозів, представники яких подовжують
трофічний ланцюг і здатні ефективно споживати надлишкову
органічну масу кормових гідробіонтів, забезпечує утворення
рибопродуктивної гілки продукційно-деструкційних

Рис.4. Стратегія прийняття управлінських рішень щодо водоохоронної
діяльності

стосовно гідроекосистем малих водосховищ

Рис.5. Сценарії розвитку продукційно-деструкційних процесів
евтрофікованих

гідроекосистем малих водосховищ

процесів, що є передумовою реалізації специфічного напряму
культивування риб – санітарної аквакультури.

Особливо актуальними для Степової зони України є управлінські рішення,
які формують просторовий аспект і мають бути спрямовані на організацію
протиерозійних заходів на поверхні водозбору малих водосховищ. Винесення
водоохоронних заходів на прилеглі території площі водозбору забезпечить
протиерозійну стійкість агроландшафтів, дасть змогу створити
ґрунтозахисні буферні зони, що істотно скоротить змив ґрунтових мас і
забруднювальних речовин із площі водозбору та їх міграцію до екосистем
малих водосховищ.

Запропонована стратегія керування водоохоронною діяльністю стосовно
екосистем малих водосховищ формує комплексність сприйняття і вирішення
проблеми оптимізації функціонування специфічних водних об’єктів, які
знаходяться під зростаючим антропогенним тиском.

Комплекс компенсаційних водоохоронних та природоохоронних
заходів щодо створення стабільних екосистем малих водосховищ

Ефективність впровадження відновної й раціональної експлуатації малих
водосховищ полягає у забезпеченні гармонійного поєднання концептуальних
позицій, які слугують теоретичним підгрунттям, з можливістю їх
комплексної практичної реалізації в умовах конкретних гідроекосистем за
просторовим, технологічним і біологічним аспектами.

Просторовий аспект передбачає проведення системи компенсаційних
ландшафтних водоохоронних заходів на площі водозбору за
двома напрямами з метою запобігання розвитку водної та вітрової ерозії,
внаслідок яких до гідроекосистем надходять значні об’єми забруднювальних
речовин (табл. 9).

Таблиця 9

Система просторових ландшафтних водоохоронних заходів

на площі водозбору малих водосховищ

Напрям Система заходів

Здійснення контролю та регулювання інтенсивності сільсько-господарського
освоєння площі водозбору 1. Зменшення орного клину і забезпечення рівня
розораності земель не вище як 50 % (оптимум 30 %).

2. Обмеження розораності схилових земель на прилеглих ділянках.

3. Контурна землеобробка схилових земель.

Екологічне упорядкування прилеглих до водойм ділянок 1. Створення
санітарних буферних зон (улаштування луків, лісосмуг, чагарникових
насаджень) у вигляді земельних смуг завширшки 200 – 300 м.

2. Формування і збереження прибережної захисної смуги жорсткої водяної
рослинності.

3. Заліснення і залуження ярів, відвалів, відпрацьованих кар’єрів.

Розширення системи водоохоронних заходів, винесення їх за межі акваторій
на прилеглі території площі водозбору дозволить істотно зменшити
алохтонну компоненту міграції забруднювальних речовин, потужного впливу
якої зазнають практично всі екосистеми малих водосховищ різного
цільового призначення. Спектр реалізації компенсаційних водоохоронних
заходів має включати сучасні збалансовані агротехнічні, агро-, лучно- і
лісомеліоративні технології обробки землі, які здатні забезпечити
протиерозійну сталість агроландшафтів.

Технологічний аспект водоохоронної діяльності безпосередньо пов’язаний з
експлуатацією малих водосховищ за цільовим призначенням і передбачає
регулювання гідрологічного режиму гідроекосистем з метою підтримання
оптимального водообміну та нормального підпірного рівня, що дасть змогу
запобігти стагнаційним явищам, які є передумовою деградаційних процесів
(табл. 10).

Особливої актуальності набувають водоохоронні заходи біологічного блоку,
здатні здійснити реабілітаційний вплив на будь-яку гідроекосистему.
Передумовою реалізації біологічного аспекту щодо поліпшення і збереження
якісних параметрів малих водосховищ є інтенсивний розвиток певних груп
кормових гідробіонтів під дією евтрофікаційних процесів.
Цілеспрямоване формування компенсаційних іхтіоценозів, представлених
факультативними і ефективними споживачами відповідних кормових ресурсів,
дає змогу відновити рівновагу в межах гідроекосистеми і трансформувати
кормові ресурси у рибопродукцію, що можна розглядати як біотехнологію
санітарної аквакультури. Подальше промислове навантаження забезпечує
виведення з колообігу значного обсягу органічної маси й отримання
біомеліоративного ефекту і високоякісної промислової рибопродукції.

Таблиця 10

Система технологічних водоохоронних заходів на малих водосховищах

Напрям Система заходів

Оптимізація проточності

водойм Регулювання гідрологічного режиму гідроекосистем з метою
забезпечення відповідної проточності акваторій за коефіцієнтом
водообміну залежно від цільового призначення малих водосховищ:

? для питних і технічних Кв ? 1,0;

? для зрошувальних Кв ? 0,8;

? для водойм-акумуляторів Кв ? 0,5

Оптимізація

глибини

водойм 1. Регулювання гідрологічного режиму гідроекосистем з метою
забезпечення нормального підпірного рівня і сталого рівня технологічної
середньої глибини акваторій.

2. Запобігання втратам корисного об’єму і рівня технологічної середньої
глибини акваторій.

Для утилізації органічної маси, що утворюється макрофітами, і
регулювання заростання акваторій малих водосховищ доцільно вводити до
складу компенсаційних іхтіоценозів ефективного біомеліоратора – білого
амура, щільність посадки життєстійкої молоді якого доцільно коригувати
залежно від інтенсивності розвитку цієї групи продуцентів (табл. 11).

Таблиця 11

Біологічне регулювання заростання макрофітами малих водосховищ

Заростання акваторій, % Рівень розвитку макрофітів Рекомендований рівень
утилізації, % Щільність посадки білого амура, екз/га

< 10 Низький 40 20 – 50 10 – 15 Оптимальний 50 51 – 150 > 15 Підвищений 60 151 – 270

Елементи керування біопродукційним потенціалом малих водосховищ, який
формується планктонними і донними угрупованнями гідробіонтів, з метою
біомеліорації наведено в табл. 12. При цьому залежно від рівня розвитку
кормових груп гідробіонтів і розподілу за класами трофності, нами
рекомендовано різний ступінь утилізації первинної і вторинної продукції.
При визначенні цих параметрів керувались ієрархічним і функціональним
положеннями окремих кормових груп гідробіонтів у гідробіоценозах та
рекомендаціями стосовно можливого рівня їх споживання.

Взявши до уваги наявність у складі малих водосховищ Степової зони
України певного фонду солонуватоводних акваторій, які переважно
пов’язані з іригацією, вбачається за доцільне рекомендувати інтродукцію
життєстійкої молоді піленгаса зі щільністю посадки 60…100 екз/га, що
створить передумовидля часткової утилізації накопичених детритних мас.

Отже, визначені біотехнологічні параметри санітарної аквакультури
забезпечать біомеліоративне регулювання надмірного розвитку головних
груп кормових гідробіонтів, які створюють передумови для автохтонного
біологічного забруднення гідроекосистем малих водосховищ, шляхом
формування компенсаційних іхтіоценозів. Однак потрібно передбачити
впровадження промислового навантаження на сформовані популяції
риб-меліораторів, які в умовах малих водосховищ найефективніше
реалізують свої продукційні і, як наслідок, біомеліоративні можливості
до чотирилітнього віку. В подальшому з віком відбувається закономірне і
виражене уповільнення їх росту, що засвідчує доцільність вилову
інтродуцентів на третьому – четвертому роках життя при досягненні
кульмінації швидкості нарощування іхтіомаси. Товарна маса білого амура
такої вікової групи становить 1,0 – 1,5 кг, білого товстолобика 1,5 –
2,0, строкатого товстолобика 2,0 – 3,0, коропа і сазана 1,1 – 1,7 кг.

Таблиця 12

Керування біопродукційним потенціалом малих водосховищ

Кормова група Показник Клас трофності [за С.П.Китаєвим, 1984]

Помірний Посередній Підвищений Високий Дуже високий

Фітопланктон Середньосезонна біомаса, г/м3 1,0 – 2,0 2,1 – 5,0 5,1 –
10,0 10,1 – 50,0 > 50,0

Рекомендований рівень утилізації, % 20 40 50 60 – 65 70 – 75

Щільність посадки білого товстолобика*, екз/га

50 – 150

155 – 500

505 – 1000

1005 – 3950

4000 – 5200

Зоопланктон Середньосезонна біомаса, г/м3 1,1 – 2,0 2,1 – 4,0 4,1 – 8,0
8,1 – 16,0 > 16,0

Рекомендований рівень утилізації, % 30 40 50 60 70

Щільність посадки строкатого товстолобика*, екз/га

35 – 50

51 – 150

151 – 300

301 – 450

451 – 600

Зообентос Середньосезонна біомаса, г/м2 2,5 – 5,0 5,1 – 10,0 10,1 –
20,0 20,1 – 40,0 > 40,0

Рекомендований рівень утилізації, % 20 30 40 50 60

Щільність посадки коропа (сазана), екз/га 10 – 40 41 – 100 101 – 200
201 – 350 351 – 500

*Примітка. Можлива адекватна заміна на гібридні форми товстолобиків.
Промислове навантаження, виражене через показник промислового
повернення, залежить від гідрологічних характеристик малих водосховищ,
задіяних режимів (активний, пасивний, комплексний) та організації
промислу, від підготовленості акваторій до його ведення. На цій підставі
доцільно запропонувати показники промислового повернення для мілководних
водойм 20…40 %, для середньоглибоких – 15…30 % (табл. 13).

Таблиця13

Рибогосподарська експлуатація малих водосховищ

Показник Підтип малих водосховищ

Мілководні Середньоглибокі

Цільове використання Зрошувальні,

водойми-акумулятори Питні і технічні

Середня глибина, м < 4,0 > 4,0

Площа активного облову, % 50 75 100 50 75 100

Промислове повернення, % 20 30 40 15 20 30

Промислова рибопродукція, кг/га:

білого амура

білого товстолобика

строкатого товстолобика

коропа, сазана

піленгаса*

2…43

10…1037

5…94

2…52

40…50

1…33

10…154

2…33

1…6

20…30

*Примітка. Для солонуватоводних акваторій.

Отже, залежно від інтенсивності перебігу біопродукційних процесів і
накопичення органічної речовини для окремих акваторій очевидна
доцільність формування компенсаційних іхтіоценозів з різними щільністю
посадки і видовим складом риб-меліораторів, організація промислової
експлуатації яких з різними показниками промислового повернення дасть
змогу вилучити з колообігу трансформовану органічну масу у вигляді
високоякісної промислової рибопродукції.

Узагальнення результатів досліджень

Головною особливістю функціонування екосистем малих водосховищ є
внутрішні протиріччя у становленні абіотичної і біотичної підсистем:
якщо перша формується цілеспрямовано і технологічно підтримується з
урахуванням вимог головного водокористувача, то друга формується
стихійно і функціонує під дією випадкових чинників.

Визначено, що істотний вплив на формування якісних параметрів малих
водосховищ здійснює інтенсивність їх експлуатації за цільовим
призначенням. Зниження проточності призводить до стагнаційних явищ, що
на фоні негативного водного балансу викликає інтенсивне забруднення
акваторій внаслідок зростання мінералізації, підвищених концентрацій
сульфатів, хлоридів і фосфатів.

Гідроекосистеми малих водосховищ Степової зони України зазнають
істотного антропогенного навантаження, що пов’язано із
сільськогосподарською освоєністю площ їх водозбору. Це зумовлює надмірне
надходження надлишкової енергії, викликає їх прогресуючу евтрофікацію,
наслідком якої є формування значного біопродукційного потенціалу.

Стихійне становлення біотичної підсистеми передбачає збіднілість
видового складу і ненасиченість гідробіоценозів, утворення скорочених
трофічних ланцюгів детритного типу і відсутність у їх складі ефективних
споживачів органічної речовини, що призводить до зростання ентропії
гідроекосистеми. За цих умов відбувається поступове накопичення
органічної речовини і енергії, що викликає ефект вторинного забруднення
і, як наслідок, деградації гідроекосистеми та втрати можливості
використання за цільовим призначенням.

Визначено можливість зміни перебігу продукційно-деструкційних процесів,
отримання біомеліоративного ефекту і якісної рибопродукції за умов
збалансованої рибогосподарської експлуатації евтрофікованих малих
водосховищ. При цьому гідроекосистеми малих водосховищ отримують
енергетичну субсидію у вигляді інтродукції риб-меліораторів, які здатні
ефективно трансформувати кормові ресурси у якісну рибопродукцію,
формується більш розгалужений трофічний ланцюг і забезпечується
розсіювання енергії між його ланками. Подальше часткове вилучення
органічної речовини у вигляді товарної рибопродукції шляхом промислового
навантаження зменшує ентропію, підвищує сталість і якісні параметри
гідроекосистеми.

На підставі аналізу і узагальнення отриманих результатів створено
інформаційне підгрунття нормативно-технологічної бази раціонального
використання біопродукційного потенціалу евтрофікованих малих
водосховищ, обчислено спрощену математичну модель функціонування їх
гідроекосистем, сформовано ГІС екологічного моніторингу, розроблено
еколого-трофічну класифікацію малих водосховищ різного рівня
евтрофікації.

Вирішення вищевикладених позицій дозволило обґрунтувати концепцію
поліпшення якості води методом цілеспрямованого формування іхтіоценозів
і запропонувати комплекс компенсаційних водо- та природоохоронних
заходів стабілізації і поліпшення екологічного стану евтрофікованих
малих водосховищ.

Взявши до уваги той факт, що головним принципом у концепції
водоохоронної діяльності щодо малих водосховищ визначено цілісність
гідроекосистем як екологічної одиниці організації і функціонування,
доцільно поєднати деякі екологічні категорії. Впровадження системи
водоохоронних взаємодоповнюючих заходів як у межах акваторій малих
водосховищ (технологічний і біологічний аспекти), так і на прилеглих
територіях площі водозбору (просторовий аспект), є підставою для
формування об’єднаної екологічної категорії – агрогідроекосистеми
(відкрита, нестійка і складна термодинамічна функціональна система,
створена для отримання певного господарського ефекту, що об’єднує
акваторію природного або штучного походження з прилеглими ділянками
суходолу, яка формує гідробіотичне угрупування збіднілого видового
складу із слабко вираженим механізмом саморегуляції, взаємопов’язане з
абіотичним оточенням). Виправданість такого об’єднання, на нашу думку,
полягає у забезпеченні комплексності вирішення водоохоронних проблем,
які не повинні зосереджуватись тільки на водних об’єктах, але й
враховувати просторовий аспект цього напряму діяльності.

Такий підхід дозволить гармонізувати господарську та екологічну функції,
запобігатиме деградації цих специфічних техногенних гідроекосистем
штучного походження.

ВИСНОВКИ

1. Досліджені малі водосховища різного цільового призначення за
походженням, становленням і функціонуванням гідроекосистем належать до
техногенних акваторій, що не мають аналогів у природі.
Природно-кліматичні умови Степу України зумовлюють тривалий вегетаційний
період, негативний водний баланс акваторій, спричинюють напружений
гідрологічний режим, тенденцію до поступового підвищення рівня
мінералізації, хитку рівновагу гідроекосистем.

2. Переважна більшість малих водосховищ, площа яких коливається від 15
до 1200 га, характеризується мілководністю (середні глибини < 4 м), прозорістю води 0,3…0,8 м, менша частка – середньоглибинністю (середні глибини > 4,4 м) і прозорістю води 0,7…1,4 м. Проточність малих
водосховищ, обумовлена їх цільовим використанням, виражена через
коефіцієнт водообміну, коливається в межах 0,90…1,86 для питних і
технічних водойм; 0,30…1,12 для зрошувальних водойм; 0,10…0,50 для
водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод. За умов типового для
континентальних водойм Степу України термічного і сприятливого кисневого
режимів у середньоглибоких водосховищах спостерігається термічна і
киснева стратифікація.

3. Хімічні параметри гідроекосистем малих водосховищ формуються під
впливом чинників антропогенного походження на основі характеристик
водойм-попередників і джерел водопостачання. Малі водосховища переважно
належать до прісноводних акваторій, підпорядковане значення мають
мінералізовані та слабкосолоні акваторії. Водойми, пов’язані з
іригацією, зазнають прогресуючої евтрофікації, характеризуються істотним
забрудненням розчиненими органічними речовинами авто- і алохтонного
походження за відсутності вираженого забруднення іонами важких металів
та радіонуклідами.

4. Угруповання гідробіонтів різних трофічних рівнів малих водосховищ
мають характерні риси для евтрофікованих слабопроточних та стоячих
водойм з відносно збіднілим видовим складом та невеликою різноманітністю
домінуючих видів, з підвищеними біомасами розвитку.

5. Основу іхтіофауни малих водосховищ, у формуванні якої переважають
стихійні процеси, складають малоцінні короткоциклічні види риб, що
виключає можливість досягнення біомеліоративного ефекту і раціональної
їх рибогосподарської експлуатації, призводить до поступового накопичення
органічної маси автохтонного походження та спричинює вторинне
забруднення.

6. За блоком параметрів сольового складу води водосховища питного і
технічного призначення характеризуються найвищою якістю;
водойми-акумулятори, що утримують відпрацьовану іригаційну воду, мають
найгіршу якість води; проміжне положення займають зрошувальні
водосховища, які розподілені за усіма класами і категоріями якості.

7. За показниками трофо-сапробіологічного блоку переважна більшість
водосховищ питного і технічного призначення належить до чистих і помірно
забруднених водойм, серед зрошувальних водосховищ домінують слабо та
помірно забруднені, водойми-акумулятори переважно представлені від
помірно до дуже забруднених акваторій. Цільове використання малих
водосховищ визначає інтенсивність їх водообміну і належність до
проточних (транзитно-акумулятивних), середньопроточних
(акумулятивно-транзитних) і слабко-проточних (акумулятивних) акваторій.
За концентрацією біогенних елементів, перманганатною окиснюваністю і
рівнем розвитку фітопланктону екосистеми малих водосховищ
характеризуються підвищеною евтрофікацією.

8. Якість води малих водосховищ за блоком показників токсичної та
радіаційної дії характеризується незначним забрудненням іонами важких
металів та відсутністю забруднення елементами радіаційної дії.

9. За елементарними ознаками якості води з використанням комплексного
екологічного індексу (Іе) гідроекосистеми переважної більшості
водосховищ питного і технічного призначення характеризуються “сильно
забрудненим – брудним” станом за рахунок надмірного розвитку
фітопланктону; зрошувальних водосховищ – “сильно забрудненим – дуже
брудним” станом через вплив значних біомас фітопланктону, підвищених
концентрацій хлоридів і сульфатів; водойм-акумуляторів скидних
іригаційних вод – критичним станом внаслідок високої мінералізації,
підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів.

10. Для малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони
України, які зазнають вираженого антропогенного навантаженням,
характерні формування значного біопродукційного потенціалу, поступове
накопичення органічної речовини в межах гідроекосистем і зростаюча
евтрофікація.

11. Впровадження біологічних методів меліорації шляхом формування
штучних іхтіоценозів пасовищного типу із залученням до їх складу цінних
видів риб різної харчової спеціалізації забезпечує трансформацію у
рибопродукцію органічні речовини автохтонного походження, які
спричинюють забруднення гідроекосистем, дозволяє стримати процес їх
деградації, створює передумови для стабілізації і поліпшення якості
води, що є підставою для переходу малих водосховищ у більш високі
категорії якості.

12. Встановлено ймовірність тимчасової втрати якості рибопродукції
риб-меліораторів в осінньо-зимовий період у слабкопроточних малих
водосховищах та природній її характер у зв’язку зі споживанням
синьозелених водоростей та продуктів їх розпаду. Якість рибопродукції
риб-меліораторів за вмістом іонів важких металів та радіонуклідами
відповідає медико-біологічним вимогам, які ставляться до продовольчої
сировини і харчових продуктів. Найменшу здатність до біологічного
концентрування важких металів і радіоактивних елементів мають
планктофаги, найвищу – бентофаги і детритофаги; найбільшим кумулятивним
ефектом характеризуються зябра, покривні (шкіра, луска) та жирові
тканини, найменшим – м’язові тканини.

13. На формування і функціонування визначальних екологічних параметрів
абіотичної та біотичної підсистем гідроекосистем малих водосховищ
найістотніше впливають гідрологічні характеристики (глибина, коефіцієнт
водообміну) та ступінь сільськогосподарського освоєння площі
поверхневого водозбору (розораність), що є підставою для надання їм
відповідного статусу контрольованих показників і включення до
еколого-трофічної класифікації техногенних акваторій.

14. ГІС екологічного моніторингу екосистем малих водосховищ різного
цільового призначення забезпечує інтеграцію морфогідрологічної,
гідрохімічної, гідробіологічної та управлінської інформації на єдиній
картографічній основі у поєднанні з елементами математичного аналізу та
прогнозу, що є сучасним інструментом для практичної реалізації
управлінських рішень стосовно оптимізації водоохоронних заходів і
водокористування.

15. У структурі управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності на
малих водосховищах виділено три аспекти: технологічний, біологічний і
просторовий, що формує комплексність сприйняття і вирішення проблеми
оптимізації функціонування цих специфічних водних об’єктів, які зазнають
дедалі зростаючого антропогенного тиску. Головним принципом у концепції
водоохоронної діяльності визначено цілісність гідроекосистем як
екологічної одиниці організації і функціонування, що є підставою для
формування об’єднаної екологічної системи – агрогідроекосистеми.

НАУКОВО-ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. При створенні малих водосховищ незалежно від цільового призначення
доцільне доповнення кожного інженерного проекту екологічним
обґрунтуванням, яке має передбачати оптимізацію формування біотичної
підсистеми відповідно до умов перебігу екологічних процесів, що
прогнозуються у водному об’єкті. Реалізація екологічної складової в
інженерному проекті дасть змогу забезпечити оптимальне й ефективне
функціонування гідроекосистеми як за абіотичними параметрами, так й у
біомеліоративному та біопродукційному аспектах.

2. Компенсаційні водоохоронні заходи, спрямовані на створення стабільних
об’єднаних агрогідроекосистем, мають бути реалізовані комплексно за
просторовим, технологічним і біологічним аспектами. Просторовий аспект
має передбачати проведення системи компенсаційних ландшафтних
водоохоронних заходів на площі водозбору для запобігання розвитку водної
та вітрової ерозії, технологічний аспект має бути спрямований на
регулювання гідрологічного режиму екосистем малих водосховищ для
запобігання стагнаційним явищам, реалізація біологічного аспекту
пов’язана з цілеспрямованим формуванням компенсаційних біомеліоративних
іхтіоценозів.

3. Для інтродукції у малі водосховища Степової зони України доцільно
використовувати рибопосадковий матеріал риб-меліораторів вікової групи
цьоголітки (однорічки) стандартної середньої маси не менш як 20…30 г.
Промислове вилучення інтродуцентів треба здійснювати на 3…4-му році
життя в період досягнення максимального біомеліоративного ефекту.

4. Проведення паспортизації та екологічного бонітування малих водосховищ
різного цільового призначення, прийняття виважених і дієвих
управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності слід здійснювати на
підставі еколого-трофічної класифікації та розробленої ГІС техногенних
гідроекосистем.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Пилипенко Ю.В. Екологія малих водосховищ Степу України. – Херсон:
ОлдиПлюс, 2007. – 265 с.

2. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Гринжевський М.В.,
Ковальчук Н.Є. Ресурсозберігаюча технологія вирощування риби у малих
водосховищах. – Миколаїв: Возможности Киммерии, 1996. – 51 с.
[Здобувачем підготовлені розділ 1 “Екологічні особливості малих
водосховищ”, розділ 3 “Основні та перспективні об’єкти рибництва малих
водосховищ”, запропоновані елементи математичного прогнозування
промислової рибопродукції].

3. Пилипенко Ю.В. Использование линейных моделей при прогнозировании
рыбопродуктивности малых водохранилищ // Таврійський науковий вісник. –
Вип.1. – Херсон: Айлант, 1996. – С. 147–149.

4. Пилипенко Ю.В. Перспективи використання піленгаса для рибництва на
малих водосховищах // Таврійський науковий вісник. – Вип.5. – Херсон:
Айлант, 1998. – С. 91–92.

5. Пилипенко Ю.В. Прогнозування промислової рибопродукції малих
водосховищ Півдня України у зв’язку з мінералізацією води за лінійними
моделями // Таврійський науковий вісник. – Вип. 7. – Херсон, 1998. – С.
260–264.

6. Пилипенко Ю.В. Малі водосховища – як компонент рибогосподарського
фонду України // Рибне господарство. – Вип. 51. – К., 1999. – С. 67–69.

7. Пилипенко Ю.В. Перспективи впровадження ресурсозберігаючої
технології вирощування риби у малих водосховищах // Вісник аграрної
науки Причорномор’я. – Вип. 1 (6). – Миколаїв, 1999. – С. 124–126.

8. Пилипенко Ю.В. Перспективы биомелиорации и рыбохозяйственного
освоения континентальных водоемов Крыма // Рибне господарство України. –
3,4 (20,21). – Керч, 2002. – С. 36–37.

9. Пилипенко Ю.В. Шляхи підвищення комплексності використання малих
водосховищ Степової зони України у зв’язку з веденням рибного
господарства // Таврійський науковий вісник. – Вип. 29. – Херсон:
Айлант, 2003. – С. 141–145.

10. Пилипенко Ю.В. К вопросу о выборе оптимальной возрастной группы
интродуцентов при рыбохозяйственном освоении малых водохранилищ // Рибне
господарство України. – 3,4 (26,27). – Керч, 2003. – С. 45–47.

11. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка малих водосховищ різного
цільового призначення за критерієм мінералізації // Таврійський науковий
вісник. – Вип. 42. – Херсон: Айлант, 2005. – С. 183–188.

12. Пилипенко Ю.В. Поліпшення якості води малих водосховищ у зоні
іригації на Півдні України методами пасовищної аквакультури // Рибне
господарство. – Вип. 64. – К., 2005. – С. 190–195.

13. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка біоресурсного потенціалу малих
водосховищ у зв’язку з управлінням якістю води // Рибне господарство. –
Вип. 65. – К., 2006. – С. 231–239.

14. Пилипенко Ю.В. Інтегральна оцінка екологічного стану
гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення Степової
зони України // Наукові записки Тернопільського ДПУ. – Серія: Біологія.
– 2 (29). – 2006. – С. 93–97.

15. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка якості води невеликих
водосховищ за хімічними показниками // Вісник ОДЕКУ: Науковий журнал. –
Вип. 3. – Одеса, 2006. – С. 11–21.

16. Пилипенко Ю.В. Особливості становлення і функціонування
іхтіофауни малих водосховищ Півдня України // Таврійський науковий
вісник. – Вип. 43. – Херсон: Айлант, 2006. – С. 190–197.

17. Пилипенко Ю.В. Оцінка харчової якості риб-біомеліораторів за
вмістом важких металів // Гидробиологический журнал. – № 5. – 2007. – С.
64–77.

18. Пилипенко Ю.В., Бєдункова О.О., Пилипенко Є.Ю. Міграційні
шляхи розповсюдження іонів важких металів в органах і тканинах
риб-біомеліораторів в умовах малих водосховищ // Вісник НУВГП. – Вип. 2
(38). – Рівне, 2007. – С. 313–318. [Здобувачем сформульована ідея і
завдання, проведено відбір і первинна обробка проб, аналіз отриманих
результатів, зроблені висновки].

19. Пилипенко Ю.В., Борткевич Л.В., Краснощок Г.П. Трофність малих
водосховищ Степової зони України // Наукові записки Тернопільського ДПУ.
– Серія: Біологія. – 3 (14). – 2001. – С. 81–83. [Здобувачу належить
ідея, ним проведено збір і обробка фактичних даних, трофічне
класифікування водойм, зроблені висновки].

20. Пилипенко Ю.В., Нежлукченко В.М. Багатопараметрична комплексна
оцінка плідників сестонофагів при вирощуванні у водоймах різного типу у
зв’язку з питаннями біомеліорації // Таврійський науковий вісник. – Вип.
36. – Херсон: Айлант, 2004. – С. 177–181. [Здобувачем сформульована ідея
і завдання, виконана експериментальна частина, проведено аналіз,
зроблені висновки].

21. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Впровадження геоінформаційної
системи у екологічний моніторинг гідроекосистем малих водосховищ //
Таврійський науковий вісник. – Вип. 45. – Херсон: Айлант, 2006. – С.
173–176. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз
літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

22. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Геоінформаційна система
екологічного моніторингу невеликих водосховищ Степу України // Вісник
ОДЕКУ. – Вип. 4. – 2007. – С. 297–301. [Здобувачем сформульована ідея і
завдання, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна
частина, зроблені висновки].

23. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Екологічна індикація екосистем
малих водосховищ геоінформаційними методами // Таврійський науковий
вісник. – Вип. 52. – Херсон: Айлант, 2007. – С. 360–365. [Здобувачем
сформульована ідея і завдання, виконана експериментальна частина,
зроблені висновки].

24. Гринжевський М.В., Третяк О.М., Андрущенко А.І., Гудима Б.І.,
Захаренко М.О., Шерман І.М., Пилипенко Ю.В. Наукове обґрунтування
рибогосподарського освоєння веслоноса в Україні // Рибне господарство. –
Вип.. 52 – 53. – К. – 1999. – С. 3–77. [Здобувачем проведено аналіз
літератури, підготовлено екологічне обґрунтування доцільності введення
веслоноса у склад іхтіоценозів малих водосховищ].

25. Ушкаренко В.О., Андрусенко І.І., Пилипенко Ю.В. Екологізація
землеробства і природокористування в Степу України // Таврійський
науковий вісник. – Вип. 38. – Херсон: Айлант, 2005. – С 168–175.
[Здобувачем проведено аналіз літератури, сформульовані екологічні
проблеми гідроекосистем і шляхи їх вирішення].

26. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Борткевич Л.В.,
Кутіщев С.В. Поліпшення екологічної ситуації водойм зони іригації
застосуванням пасовищної аквакультури // Наукові записки Тернопільського
ДПУ. – Серія: Біологія. – 4 (15). – 2001. – С. 202–203. [Здобувачем
проведено збір і обробка фактичних даних, зроблені висновки].

27. Шерман І.М., Пилипенко Ю.В., Бондаренко М.В. Обсяги
інтродукції і рибопродукція малих водосховищ Миколаївської області //
Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення
людини / Зб. наук. праць SIET. – Вип. 11. – К. – 2002. – С. 151–154.
[Здобувачем проведено збір і аналіз фактичних даних, виконані
розрахунки].

28. Пилипенко Ю.В. Компенсаційні водоохоронні заходи створення
стабільних екосистем малих водосховищ // Регіональні проблеми України:
географічний аналіз та пошук шляхів вирішення / Зб. наук. праць ХВ
українського географічного товариства. – Херсон: ПП Вишемирський, 2007.
– С. 222–228.

29. Пилипенко Ю.В. Екологічний проект компенсаційних водоохоронних
заходів створення стабільних екосистем малих водосховищ різного
цільового призначення. – Херсон: РВВ “Колос”, 2007. – 26 с.

30. Пилипенко Ю.В. Пристрій для вертикального відбору проб
зоопланктону // Деклараційний патент на винахід.
(11)69228А(51)А01К61/00. – Бюл. № 8. – 2004.

31. Пилипенко Ю.В., Воліченко Ю.М. Спосіб прогнозу маси рибопосадкового
матеріалу товстолобика // Патент на корисну модель № 26009. – МПК (2006)
А01К 61/00. – Бюл. № 13. – 2007. [Здобувачем сформульована ідея,
виконана експериментальна частина, проведено аналіз літератури,
оформлена заявка на винахід].

32. Пилипенко Ю.В., Воліченко Ю.М. Спосіб прогнозу маси рибопосадкового
матеріалу коропа // Патент на корисну модель № 26319. – МПК (2006) А01К
61/00. – Бюл. № 14. – 2007. [Здобувачем сформульована ідея, виконана
експериментальна частина, проведено аналіз літератури, оформлена заявка
на винахід].

33. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В. Спосіб вирощування
ремонту і плідників рослиноїдних риб у малих водосховищах //
Деклараційний патент на винахід (11)37570А, (51)7А01К61/00. – Бюл. № 4.
– 2001. [Здобувачем проведено збір і аналіз фактичних даних, оформлена
заявка на винахід].

34. Рылов В.Г., Шерман И.М., Пилипенко Ю.В. Пиленгас в континентальных
рыбохозяйственных водоемах. – Симферополь: Таврия, 1998. – 102 с.
[Здобувачу належить ідея, ним проведено аналіз літератури, підготовлені
глава 1 “Систематическое положение пиленгаса …” і розділи глави 4
“Химический режим континентальних водоемов”, “Гидробиологический режим
континентальних водоемов”].

35. Pilipenko Yu.V., Sherman I.M. Biomeliorayiny wplyw
introdukowanych ryb na ekosystemy malych zbornikow zaporowych //
Rybactwo 2002. – Olsztyn, 2003. – S. 111–114. [Здобувачем поставлена
задача, проведено аналіз фактичних даних, математична обробка, зроблені
висновки].

36. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В. Потенциальная рыбопродукция малых
водохранилищ и определяющие её факторы // Сборник научных трудов ТСХА. –
М., 1989. – С. 10–18. [Здобувачу належить ідея, проведено аналіз
літератури, збір фактичних даних, математична обробка, зроблені
висновки].

37. Шерман І.М., Пилипенко Ю.В. Еколого-технологічні основи
рибогосподарської експлуатації малих водосховищ України // Проблемы
воспроизводства аборигенных видов рыб / Научный сборник. – К., 2005. –
С. 166–173. [Здобувачем проведено аналіз літератури, виконана
паспортизація малих водосховищ, зроблені висновки].

38. Rylov V.G., Pilipenko Yu.V. Okreslenie roznic w
biotechnicznych wariantach rozrodu ryb pelagofilnych // Rozrod,
podchow, profilaktyka ryb jesiotrowatych i innych gatunkow. – Olsztyn. –
2004. – S. 165–167. [Здобувачем виконана експеримент-тальна частина,
проведено аналіз, зроблені висновки].

39. Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Оліфіренко В.В. Погіршення
технологічної якості товстолобиків в наслідок харчування синьозеленими
водоростями // Рибне господарство України. – 6 (41). – Керч, 2005. – С.
10–12. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз,
зроблені висновки].

40. Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П., Олифиренко В.В.
Происхождение специфических запахов у рыб-сестонофагов в водоемах юга
Украины // Стратегия развития аквакультуры в условиях ХХI века. – Минск.
– 2004. – С. 103–104. [Здобувачем поставлена задача, проведено аналіз
літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

41. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П. Агроэкология и
рыбоводство // Ресурсосберегающие технологии в аквакультуре. – Адлер. –
1999. – С. 174–175. [Здобувачу належить ідея, ним проведено збір
фактичних даних, зроблені висновки].

42. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П. Экологические
аспекты ресурсосберегающей технологии производства рыбы в малых
водохранилищах // Современное состояние и перспективы развития
аквакультуры. – Горки. – 1999. – С. 58–61. [Здобувачем сформульовані
екологічні положення, зроблені висновки].

АНОТАЦІЯ

Пилипенко Ю.В. Теоретичні основи формування і функціонування
гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення Степової
зони України в умовах антропогенного навантаження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських
наук зі спеціальності 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології УААН.
– Київ, 2007.

Дисертація присвячена розробці головних положень теорії формування і
функціонування гідроекосистем малих водосховищ різного цільового
призначення в умовах зростаючого антропогенного навантаження, заходів
поліпшення якості води евтрофікованих водних екосистем методами
біомеліорації. За результатами багаторічного екологічного моніторингу 56
малих водосховищ загальною площею 12,8 тис. га, призначених для питного
і технічного водопостачання та забезпечення потреб зрошувального
землеробства, досліджені головні компоненти абіотичної і біотичної
підсистем, проведена їх інтегральна екологічна оцінка, визначені
особливості і закономірності формування біопродукційного потенціалу.
Встановлено, що переважна більшість питних і технічних водосховищ
характеризуються “сильно забрудненим – брудним” станом екосистем в
наслідок надмірного розвитку фітопланктону, зрошувальні водосховища
мають “сильно забруднений – дуже брудний” стан екосистем під впливом
значних біомас фітопланктону, підвищених концентрацій хлоридів і
сульфатів, водойми-акумулятори скидних іригаційних вод знаходяться у
критичному стані в наслідок високої мінералізації, підвищених
концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів. За рівнем забруднення
токсичними елементами і радіонуклідами малі водосховища в цілому мають
задовільну екологічну ситуацію. Визначена можливість стабілізації і
поліпшення якості води евтрофікованих малих водосховищ біомеліоративним
методом шляхом цілеспрямованого формування іхтіофауни. Встановлена
відповідність рибопродукції риб-меліораторів за вмістом іонів важких
металів та радіонуклідами медико-біологічним вимогам, які приділяються
продовольчій сировині і харчовим продуктам.

Запропонована еколого-трофічна класифікаційна система і камеральна
математична модель екосистем малих водосховищ різного рівня
евтрофікації. Розроблена стратегія компенсаційних природо- і
водоохоронних заходів, направлених на стабілізацію та поліпшення
екологічного стану евтрофікованих малих водосховищ, яка має
здійснюватись комплексно за просторовим, технологічним і біологічним
аспектами.

Ключові слова: гідроекосистема, якість води, біопродукційний потенціал,
забруднення, екологічна індексація, біомеліорація, класифікаційна
система.

АННОТАЦИЯ

Пилипенко Ю.В. Теоретические основы формирования и функционирования
гидроэкосистем малых водохранилищ разного целевого назначения Степной
зоны Украины в условиях антропогенной нагрузки. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора сельско-хозяйственных
наук по специальности 03.00.16 – экология. – Институт агроэкологии УААН.
– Киев, 2007.

Диссертация посвящена разработке основных положений теории формирования
и функционирования гидроэкосистем малых водохранилищ разного целевого
назначения в условиях антропогенной нагрузки, мероприятий по улучшению
качества воды эвтрофированных водных экосистем методами биомелиорации.
По результатам многолетнего экологического мониторинга 56 малых
водохранилищ общей площадью 12,8 тыс. га, предназначенных для питьевого
и технического водоснабжения и обеспечения потребностей орошаемого
земледелия, изучены главные компоненты абиотической и биотической
подсистем, проведена их интегральная экологическая оценка, установлены
особенности и закономерности формирования биопродукционного потенциала.

Установлено, что преобладающее количество питьевых и технических
водохранилищ характеризуются “загрязненным – сильно загрязненным”
состоянием экосистем в результате интенсивного развития фитопланктона,
ирригационные водохранилища имеют “сильно загрязненное – чрезмерно
загрязненное” состояние экосистем под влиянием высоких биомасс
фитопланктона, повышенных концентраций хлоридов и сульфатов,
водоемы-аккумуляторы сбросных ирригационных вод находятся в критическом
состоянии из-за высокой минерализации воды, повышенных концентраций
сульфатов, хлоридов и фосфатов. По уровню загрязнения токсическими
элементами и радионуклидами малые водохранилища в целом имеют
удовлетворительную экологическую ситуацию.

На формирование и функционирование экосистем малых водохранилищ
наибольшее влияние оказывают гидрологические характеристики (глубина,
коэффициент водообмена) и степень сельскохозяйственной освоенности
(распаханость) площади поверхностного водосбора, что является основанием
для придания им соответствующего статуса контролируемых параметров.

Для малых водохранилищ Степной зоны Украины, которые находятся под
возрастающей антропогенной нагрузкой, характерно формирование
существенного биопродукционного потенциала, постепенное накопление
органического вещества и возрастание эвтрофикации. Установлена
возможность стабилизации и улучшения качества воды эвтрофированных малых
водохранилищ методом биомелиорации путём целенаправленного формирования
ихтиофауны. Для управления качеством воды и получения биомелиоративного
эффекта, который подтвержден в производственных условиях, целесообразна
интродукция 20…270 экз/га сеголеток (годовиков) белого амура, 85…5185
экз/га белого толстолобика, 50…470 экз/га пестрого толстолобика, 10…345
экз/га карпа (сазана), 60…100 экз/га пиленгаса. Рыбопродукция
рыб-мелиораторов по содержанию ионов тяжелых металлов и радионуклидов
соответствует медико-биологическим требованиям, которые предъявляются
продовольственному сырью и пищевой продукции.

Разработана эколого-трофическая классификационная система и упрощенная
математическая модель экосистем малых водохранилищ разного уровня
эвтрофикации. Сформирована и внедрена геоинформационная система
экологического мониторинга малых водохранилищ, которая обеспечивает
практическую реализацию управленческих решений по оптимизации
водопользования. Предложена стратегия компенсационных природо- и
водоохранных мероприятий, направленных на стабилизацию и улучшения
экологического состояния эвтрофированных малых водохранилищ, которая
должна осуществляться комплексно как в пределах акваторий
(технологический и биологический аспекты), так и на прилегающих
территориях площади водосбора (пространственный аспект). Это является
основанием для формирования объединенной экологической категории –
агрогидроэкосистемы, которая представляет собой штучно сформированную
для достижения определенного хозяйственного эффекта, открытую,
неустойчивую и сложную функциональную систему, объединяющую акваторию с
прилегающими участками суши, формирующую обедненного видового состава
гидробиоценоз, взаимосвязанный с абиотическим окружением.

Ключевые слова: гидроэкосистема, качество воды, биопродукционный
потенциал, загрязнение, экологическая индексация, биомелиорация,
классификационная система.

RESUME

Pilipenko Yu.V. The theoretical foundations of the forming and the
functioning of the hydroecosystems of the small reservoirs of the
Steppe Area of Ukraine in conditions of the anthropogenic loading. —
Manuscript.

The dissertation for a scientific degree of doctor of agricultural
science in speciality 03.00.16 – ecology. – Institute of agroecology of
the Ukrainian academy of agrarian sciences. – Kyiv, 2007.

The dissertation focuses on the elaboration of the main theoretical
points of the forming and the functioning of the hydroecosystems of
the small reservoirs having different special purpose under conditions
of the increasing anthropogenic loading, ways of the improvement of the
quality of water of the eutrophic water ecosystems’ by means of the
biomeliorative analyses. In the result of the long standing ecological
monitoring activities in 56 small reservoirs, the total area is 12,8
thousands hectares, intended for the drinking and the process water-
supply and the irrigative agricultural needs, the main components of the
abiotic and the biotic subsystems have been investigated, their integral
ecological value was made, were defined the main peculiarities and the
regularities of the forming bioproductional potential. It was proved
that the most part of the reservoirs with the drinking and the process
waters’ were characterized by “the strong polluted” state of the
ecosystem in consequence of the excessive progress of the phytoplankton,
the irrigative reservoirs have had “the strong polluted” state of the
ecosystem under the influence of the phytoplankton’s biomasses, the
increased concentration of the chlorides and the sulphates, the
pool-accumulators of waste irrigative waters are in the critical state
due to the high mineralisation, the increased concentration of the
chlorides, the sulphates and the phosphates. According to the polluted
level by the toxic elements and the radiational elements the pools are,
in general, in the satisfied ecological state. The possibility of the
stabilisation and the improvement of the waters’ quality of the
eutrophic small reservoirs has been defined with the help of the
biomeliorative method by means of the ichthyofauna forming. The
accordance of the fish production of the fish-meliorators was
established for the content of the ions of the heavy metals and the
radiational elements to the medico-biological demands, which have been
aimed to the raw materials and the foodstuffs.

The ecological-trophic classificational system and the cameral
mathematical model of the ecosystems of the small reservoirs of the
different level of the eutrophication has been proposed.

The strategy of the compensational natural and the water protected ways,
aimed to the stabilization and the improvement of the ecological state
of the small eutrophical pools that has to be realized in complex
according to the space, the technological and the biological aspects has
been developed.

Key words: hydroecosystem, quality of water, bioproductional potential,
pollution, ecological indexation, biomelioration, classificational
system.

ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ ГІДРОЕКОСИСТЕМ МАЛИХ
ВОДОСХОВИЩ СТЕПОВОЇ ЗОНИ УКРАЇНИ В УМОВАХ АНТРОПОГЕННОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Пр

рН

Р

N

ПО

ЗМ

Бф

Блок

трофо-сапробіо-логічних параметрів

Блок параметрів сольового складу

Проточність (коефіцієнт водообміну Кв)

Розораність площі водозбору, %

Глибина водойм, м

-0,36

0,51

-0,33

-0,28

-0,27

-0,44

-0,50

-0,43

-0,33

-0,35

-0,51

0,28

0,36

0,31

0,46

0,42

-0,27

-0,30

-0,34

0,92

-0,46

-0,21

-0,43

-0,51

-0,72

-0,39

Аналіз даних екологічного моніторингу гідроекосистем малих водосховищ

Інтегральна екологічна оцінка стану гідроекосистем малих водосховищ

Математична обробка даних, математичне моделювання і прогнозування

Еколого-трофічна класифікація гідроекосистем малих водосховищ

Геоінформаційна система екологічного моніторингу гідроекосистем малих
водосховищ

Прийняття компенсаційних водоохоронних управлінських рішень щодо
реабілітації екосистем малих водосховищ

Біологічні:

біомеліоративна утилізація біопродукційного потенціалу і формування
рибопродукції

Просторові:

обмеження розораності земель, формування санітарних буферних зон

Технологічні:

забезпечення технологічної глибини, регулювання водообміну

Інтродукція

риб-меліораторів

Виникнення кризової ситуації

Отримання біомеліоративного ефекту і корисної рибопродукції

Евтрофікація гідроекосистем малих водосховищ під дією антропогенних
чинників

Надлишковий розвиток головних груп гідробіонтів різних трофічних рівнів

Накопичення органічної речовини

Часткове вилучення органічної речовини методом біомеліорації

Формування потужних детритних і мулових мас

Посилення деструкційних процесів, дефіцит кисню, виділення сірководню

Тупикова гілка продукційних процесів

Рибопродуктивна гілка продукційних процесів

Макрофіти

Фітопланктон

Зоопланктон

Зообентос

Білий амур

Білий товстолобик

Строкатий товстолобик

Піленгас

Короп, сазан

Детрит

Вторинне автохтонне забруднення гідроекосистеми

Похожие записи