ВВЕДЕНИЕ
Развитие народного хозяйства в Республике Беларусь в значительной степени зависит от наличия водных ресурсов, в том числе местного стока, аккумулированного в небольших водохранилищах и прудах, история создания которых насчитывает не одно столетие. К настоящему времени в республике создана большая сеть прудов, густота которой (6 водоемов на 1000 км2 площади) сопоставима с таковой в отдельных степных районах. При этом необходимо отметить преимущество прудов перед естественными водоемами (озерами), так как они могут быть созданы там, где больше нужны [4].
На базе прудов в республике развиваются такие отрасли народного хозяйства, как орошение, рыборазведение, рекреация и др. Однако, несмотря на длительную историю строительства прудов в Беларуси, их значение для народного хозяйства и большую численность (1306 водоемов), они до последнего времени остаются недостаточно изученными, что осложняет их проектирование. Недостаточно оценены их гидрологическая роль и водоохранное значение [11].
Необходимо изучать растительный покров прудов с целью выявления биологического разнообразия на водоемах и водотоках Беларуси. Изученность растительного покрова прудов в Беларуси остается низкой.
Цель курсовой работы: сделать обзор литературы по теме: «Сосудистые растения прудов Беларуси и их эколого-биологические особенности, классификация и разнообразие».
Задачи:
- описать особенности воды как среды обитания и приспособления растений к жизни в водоемах;
- проанализировать закономерности распределения растений в водоемах;
- обобщить информацию о классификации прудов;
- привести данные о видовом разнообразии растительных сообществ прудов в Республике Беларусь.
ГЛАВА 1 ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАСТЕНИЙ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ
1.1 Вода как среда обитания высших растений
Для растений, обитающих в океанах, морях, реках и пресноводных водоемах, вода не только необходимый экологический фактор, но и непосредственная среда обитания, в которой весь комплекс факторов складывается совсем по-иному, чем для сухопутных растений [3].
1.1.1 Освещенность
Интенсивность света в воде сильно ослаблена, поскольку часть падающей радиации отражается от поверхности воды, другая - поглощается ее толщей. Ослабление света связано с прозрачностью воды: так, в океанах с большой прозрачностью на глубину 140 м еще попадает около 1% радиации, а в небольших озерах с несколько замутненной водой уже на глубину 2 м лишь десятые доли процента. Поскольку лучи разных участков солнечного спектра поглощаются водой неодинаково, с глубиной изменяется и спектральный состав света, ослабляются красные лучи, т.е. снижается доля ФАР. Световой день в воде короче (особенно в глубоких слоях), чем на суше [15].
Если растения, живущие (или имеющие листья) на поверхности воды, не испытывают недостатка света, то погруженные и тем более глубоководные относят к «теневой флоре». В связи с ослаблением света фотосинтез у погруженных растений резко снижается с увеличением глубины [3].
Глубоководные виды имеют ряд физиологических черт, свойственных теневым растениям; в их числе следует назвать низкую точку компенсации фотосинтеза (30–100 лк), «теневой» характер световой кривой фотосинтеза с низким плато насыщения. В то же время у поверхностных и плавающих форм эти кривые более «светового» типа. [4].
ГЛАВА 2
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ПО СТЕПЕНИ СВЯЗИ С ВОДНОЙ СРЕДОЙ
Водные растения издавна привлекали к себе внимание исследователей.
Так, ученик и друг Аристотеля Теофраст Эрезосский (372–287 до н.э.) по внешнему виду подразделял растения на собственно водные, прибрежные, болотные и амфибийные. В начале ХIХ века датским ботаником-географом И. Скоу (Schouw, 1823) впервые был использован термин «гидрофиты» для обозначения растений, произрастающих в водной среде [4].
К.Ламперт (Ламперт,1900; цит. по [3]) подразделял растения на три группы:
- растения с листьями, погруженными в воду;
- растения с листьями, плавающими на поверхности воды;
- растения, у которых часть побегов находятся в воде, другая – возвышается над водой.
В дальнейшем предлагались и другие обозначения прибрежно-водной растительности. Однако до настоящего времени ученые так и не пришли к единому мнению относительно ее классификации [16].
А.И.Поплавская выделяет две группы водных растений [Поплавская, 1948; цит. по [3]:
1. Гидрофиты – растения, меньшей своей частью погруженные в воду.
2. Гидатофиты – растения, полностью или большей частью погруженные в воду:
- гидатофиты настоящие;
- аэрогидатофиты погруженные;
- аэрогидатофиты плавающие.
А.П.Шенников (1950), напротив, к группе гидрофитов относит погруженные в воду растения и растения с плавающими листьями и листоподобными стеблями. Воздушно-водные растения отнесены им к гелофитам. Эту терминологию использует В.М.Катанская (1981) [7].
В соответствии с классификацией В.М.Катанской (1981) все водные растения по своим морфологическим и эколого-биологическим особенностям объединяются в следующие экологические группы [7]:
1. Гидрофиты – настоящие водные растения:
1.1 Погруженные в воду растения – погруженные гидрофиты.
- полностью погруженные в воду (истинно водные) растения, весь цикл развития которых проходит в воде;
- полностью погруженные неукореняющиеся, плавающие в толще воды (к примеру, виды роголистника);
- полностью погруженные укореняющиеся (виды наяд, полушника и др.);
- погруженные в воду, но с воздушными генеративными органами (почти погруженные);
- погруженные, неукореняющиеся, плавающие в толще воды (виды пузырчатки);
- погруженные, укореняющиеся, с различной мощности корневой системой (у некоторых видов не развивающейся) – рдесты, уруть, элодея, лобелия.
Пруд – рукотворный водоем, аккумулирующий местный сток, полный объём которых не превышает 1 млн. м3. Пруды предназначены для местного хозяйственно-бытового водообеспечения и иных целей. Прудовой фонд Беларуси составляют более 1500 ед. в колхозах и совхозах с полным объемом задержки водных масс более 0,2 км3, площадью водного зеркала 140 км2 и 19 рыбных хозяйств с полным объемом 0,3 км3, площадью 179 км2 [11].
На основе обобщения данных паспортизаций прудов (последний в 1999 году) в Беларуси выявлены следующие закономерности в их размещении по территории республики: размещение прудов определяется сочетанием потребности в воде народного хозяйства, водообеспеченности территории и рельефом;
из общего количества прудов (1306) основная масса расположена в центральной части республики (62,6 %);
в Поозерье (7,4 %) развитие прудового хозяйства сдерживается наличием естественных водоемов (озер);
в Полесье (30,0 %) - плоским рельефом, увеличивающим площадь затопления; средний объем прудов Беларуси составляет 204 тыс. м3, площадь зеркала - 12 га, средняя глубина 1,7 м;
наиболее крупные пруды расположены в центральной части, а малые - в Полесье;
средняя густота прудов Беларуси составляет 6 водоемов на 1000 км площади и сопоставима с таковой в отдельных районах степной зоны;
ее значение растет с увеличением высоты местности, что обусловлено увеличением расчлененности рельефа и нарастающей потребностью в воде по мере удаления от рек;
в соответствии с предложенной автором группировкой прудов по объему водной массы и площади зеркала, основную массу составляют малые пруды с объемом менее 100 тыс. м3 (43,6 %), а большие пруды с объемом более 300 тыс. м - 24,8 %;
наибольшее количество малых прудов расположено на водосборе Зап. Буга, а наибольших - в бассейне Днепра [12];
Гидрологический режим прудов Беларуси изучен недостаточно. Режим уровня воды в прудах характеризуется величиной весеннего подъема уровня 0,4-0,7 м и минимальными значениями в июле-августе; перед весенним наполнением прудов производится сработка уровня; в прудах, используемых для орошения сельскохозяйственных культур, в отдельные годы летом уровень поддерживается подачей воды из другого источника; наблюдениями автора на прудах рыбхоза «Белое» установлен ход температуры воды в разные по водности годы [12].
ГЛАВА 4 СОСУДИСТЫЕ РАСТЕНИЯ ПРУДОВ БЕЛАРУСИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
По данным Кирвеля обследовано зарастание 16 прудов Беларуси с геоботаническим описанием растительности и установлено: площадь зарастания прудов высшей водной растительностью изменялась от 6 до 95 % и увеличивалась с уменьшением средней глубины водоемов; выявлено 66 видов высших водных растений, относящихся к 23 семействам; гидрофиты представлены 21 видом, гелофиты - 20 и гигрофиты - 25; наибольшие значения фитомассы, определенной для 17 фитоценозов, относятся к рогозу широколиственному (4980 г/м в сыром весе), аиру болотному (4100 г/м ), рогозу узколистному и роголистнику (2820 г/м ), а наименьшие - к хвощу болотному (150 г/м ); содержание микроэлементов в надводной части растений достигает по никелю 8-16мг/кг воздушно сухой массы (элодея, камыш, тростник), по меди 250-400 мг/кг (гречиха земноводная, хвощ болотный), по свинцу - 2050 мг/кг (элодея, тростник обыкновенный) и т. д.; типичная схема зарастания ложа прудов с характерными типами растительных поясов и их роль в развитии водоема [9,22].
По данным работы Селевич и Жачкиной при изучении видового состава копаней Бобруйского района было выявлено 50 видов растений, относящихся к 3 отделам (Equisetophyta – 1 вид, Polypodiopheta - 1 вид, и Magnoliophyta – 48 видов), 4 классам, 24 семействам, 40 родам. Класс Magnoliopsida представлен 26 видами из 21 рода и 14 семейств, а класс Liliopsida - 22 видами из 17 родов и 8 семейств. Двудольные преобладают над однодольными. Похожая ситуация характерна для флоры 149 копаней Ярославской области, в которых выявлены 237 видов сосудистых растений, и где на двудольные приходится 64,2% и на однодольные – 35,9%.Такое преобладание двудольных больше свойственно флоре наземных, нежели водных место обитаний, и во флоре копаней связано с большими площадями обсыхающего дна, на которых поселяются береговые растения [2]. В копанях Бобруйского района преобладание двудольных несколько менее выражено: на них приходится 52% видов, в то время как на однодольные – 44%. Это можно объяснить тем, что берега обследованных авторами копаней в основном обрывистые, и площади обсыхающего дна при понижении уровня воды не могли быть велики. Для сравнения: во флоре водоемов и водотоков всей Беларуси виды из класса Двудольные составляют 46,4%, а виды из класса Однодольные – 51,4% от общего числа сосудистых растений [3].
ГЛАВА 5 ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРУДОВ
5.1 Зарастание как фактор стадийного развития прудов
В зарастании прудов принимает участие более 60 видов высшей растительности. Наиболее часто встречаются рдестовые, осоковые, злаковые (7–8 видов), по три вида — лютиковые, рясковые, водокрасовые, губоцветные. Они составляют более 50% видового состава. По сравнению с речными водохранилищами схема зарастания прудов несколько упрощена.
По степени зарастания и биомассе макрофитов пруды разделены на два типа. Первый тип - гелофитный - отмечается в пруда с площадь зарастания 6-45 %. Биомассамакрофитов в них составляет 318-11000 кг/г в сыром виде и 152-327 кг/г в воздушно-сухом. Второй тип - гело-гидрофитный - наблюдается в заросших прудах с площадью зарастания 45-95 %. Сырая фитомассамакрофитов составляет 560-840 кг/г ил 61-73 кг/г в воздушно-сухом виде. Относительна площадь зарастания прудов уменьшается с увеличением их средней глубины [9].
С учетом нестационарности процессов переработки берегов, заиления и зарастания прудов выделены три стадии в развитии эти водоемов. В первую стадию, продолжающуюся 10-15 лет, происходит формирование чаши и берегов, прослеживается разная степень подтопления, устанавливается гидравлическая связь между водной массой пруда и грунтовым водами. Он характеризуются высокой интенсивностью заиления (4-8 %). Основную роль в заилении играют продукты абразии берегов. Набор видов растительности невысок [10].
Втора стадия продолжается 25-35 лет и характеризуется замедлением в формировании берегов и ложа, усилением влияния водосбора на заилении пруда. Интенсивность заиления составляет 1-2 %. Видовой состав растительных ассоциаций разнообразен и сформирован.
Третья стадия характеризуется почти полным зарастанием пруда водно-болотной растительностью, кроме русла реки. Основную роль в заилении пруда в эту стадию играют продукты эрозии водосбора и органическое вещество внутриводоемного происхождения [9].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Пруд – рукотворный водоем, аккумулирующий местный сток, полный объём которых не превышает 1млн. м3. Назначение прудов – для орошения, рыборазведения, хозяйственно-бытового и противопожарного использования, для реакреации.
Количество прудов в республике составляет около 1,5 тыс.
В размещении прудов по территории Беларуси отмечается определенная закономерность. Количество прудов и их густота растут с высотой местности, что является отражением влияния расчлененности рельефа на выбор мест для сооружения прудов, т.е. наибольшее количество прудов размещено в верховьях притоков, на водотоках 1,2-го порядка.
Особенностью современного периода строительства прудов является их комплексное использование. Так, для целей рекреации в республике создано 125 прудов, имеющих среднюю площадь 15 га, но для отдыха могут использоваться пруды, созданные и для других целей, ограничение существует лишь для рыбоводческих прудов с глубиной менее 1 м и для противопожарных прудов
На основе существующей классификацией водной растительности по основным биологическим признакам и жизненным формам на прудах Беларуси выделено 3 основные группы растений: гидрофиты, гелофиты и гигрофиты. По классификации Папченкова выделяется 5 основных экотипов растительности водоемов : Гидрофиты, Гелофиты, Гигрогелофиты, Гигрофиты, Гигромезо- и мезофиты.
В гидроэкосистемах водные растения выполняют ряд жизненно важных, тесно связанных между собой экологических средообразующих и средозащитных функций: фильтрационную, окислительную, минерализационную, детоксикационную, биоцидную, аккумуляционную ( накопление радиоактивных и прочих элементов, тяжелых металлов) и ряд других, которые не только формируют и определяют качество вод в водоемах, но и определяют накопление и круговорот химических элементов в биоте и донных отложениях ( метаболическая функция)
Исследования прудов Беларуси должны быть направлены на количественную оценку источников наполнения, заиления, эвтрофирования и загрязнения прудов. Исследованиями необходимо охватить пруды в разных частях Беларуси и особое внимание уделить изучению эрозионных условий на водосборах прудов и их балансовым исследованиям.
По уровневому режиму пруды Беларуси разделены на 2 основные группы. К первой относятся пруды рыбоводческого использования (рыбхозов) и пруды с автоматическим водосбором. Ко второй относятся пруды овражно-ложбинного и руслового типа с неустойчивым режимом.
С учетом интенсивности процессов заиления, абразии берегов и степени зарастания прудов выделено три стадии развития водоемов: молодости, зрелости и старости.
По характеру и степени зарастания пруды условно можно разделить на 3 основные группы: 1. Слабо заросшие с преимущественным развитием растительности в прибрежной зоне. 2. Смешанного зарастания с наличием в растительном покрове различных эколого-морфологических групп растений.
3. С преимущественным развитием погруженной растительности, плавающих и свободноплавающих растений.
1. Прибрежно-водная растительность приграничных территорий Брянской П 75 (Россия), Гомельской (Беларусь) и Черниговской (Украина) областей / Анищенко Л.Н., Булохов А.Д., Дайнеко Н.М., Карпенко Ю.А., Кириенко С.В., Лукаш А.В., Панасенко Н.Н., Романова Ю.Н., Семенищенков Ю.А., Сковородникова Н.А., Тимофеев С.Ф, – Чернигов: Десна Полиграф, 2014. – 176 с.
2. Гарин, Э.В. Флора и растительность копаней Ярославской области/ Э.В. Гарин // Автореф. дисс. … канд. биол. наук. – Саранск, 2004. – 21 с.
3. Гигевич, Г.С. Высшие водные растения Беларуси: Эколого-биологическая характеристика, использование и охрана / Г.С. Гигевич, Б.П. Власов, Г.В. Вынаев; Под общ. ред. Г.С. Гигевич. – Мн.: БГУ, 2001. – 231 с.
4. Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8—12 апреля 2003 г.). Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. - 188 с.
5. Горышина, Т.К. Экология растений / Т.К. Горышина. – М.: Высш. школа, 1979. – 368 с.
6. Жукова, А.А. Видовой состав и распространение макрофитов в прудах рыбхоза «Вилейка» / А.А. Жукова, И.Н. Селивончик // Вопросы рыбного хозяйства Беларуси: сб. науч. тр. Вып. 28 / Под общ. ред. В. Ю. Агееца. – Минск, 2012. – С. 191–201. .
7. Катанская, В.М. Высшая водная растительность континентальных водоемов СССР: Методы изучения / В.М. Катанская. – Л.: Наука, 1981. – 187 с.
8. Катанская В.М. Методика исследования высшей водной растительности / В.М. Катанская // Жизнь пресных вод СССР.-М.-Л., 1956.-Т. IV.-4.1.-С. 160-181.
9. Кирвель, И.И. Зарастание как фактор стадийного развития малых искусственных водоемов / И.И. Кирвель // Прикладная лимнология. – Мн.: БГУ. – 2000. – Вып 2. – С. 139–142.
10. Кирвель И.И. Зарастаемость прудов Беларуси макрофитами и их продуктивность // Озера Белорусского Поозерья: современное состояние, проблемы использования и охраны: Материалы Международ, науч. конф. -Витебск, 1999.-С. 62-64.
11. Кирвель, И.И. Пруды Беларуси как антропогенные объекты, их особенности и режим: монография / И.И. Кирвель. – Мн.: БГПУ, 2005. – 234 с.
12. Кирвель, И.И. Рекреационное использование прудов Беларуси // Изучение, использование, охрана биологического разнообразия и ландшафтов Беларуси. – Мн.: БГПУ, 2004. – С. 24–26.
13. Кiрвель, I.I. ТыпiзацыясажалакБеларусi у сувязi з iх комплексным выкарыстаннем / I.I. Кiрвель // ВесцiБеларус. дзярж. ун-та. Сер.3. Геаграфiя. – 2005. – №2. – С. 63–66.
14. Кубышкин Г.П. Результаты исследований температурного режима малых рек и прудов УССР // Метеорология и гидрология: Информационный бюллетень геофизического комитета при Президиуме АН УССР. Киев, 1967. -№12-С. 208-211.
15. Кудряшов, М.А. Введение в гидроботанику континентальных водоемов (гидробиологические аспекты): Курс лекций / М.А. Кудряшов, А.П. Садчиков. – М.: Макс Пресс, 2002. – 248 с.
16. Лапиров, А.Г. Экологические группы растений водоемов / А.Г. Лапиров // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8–12 апреля 2003г.). – Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. – С. 5–20.
17. Матвеев, В.И. Экология водных растений: Учебное пособие / В.И.Матвеев, В.В. Соловьёва, С.В. Саксонов. – Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2005. – 282 с.
18. Материалы VI Всероссийской школы-конференции по водным макрофитам «Гидроботаника 2005» (пос. Борок, 11—16 октября 2005 г.). Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2006. - 382 с.
19. Папченков В. Г. Закономерности зарастания водотоков и водоемов Среднего Поволжья: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. СПб., 1999. 48 с.
20. Папченков, В.Г. О классификации растений водоемов и водотоков/ В.Г. Папченков // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8–12 апреля 2003г.). – Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. – С. 23–26.
21. Папченков, В.Г. Основные гидроботанические понятия и сопутствующие им термины / В.Г. Папченков, А.В. Щербаков, А.Г. Лапиров // Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8–12 апреля 2003г.). – Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. – С. 27–38.
22. Определитель растений Беларуси / под ред. В.И. Парфенова. – Минск: Дизайн ПРО, 1999. – 472 с.
23. Раменский, Л.Г. Избранные работы / Л.Г. Раменский // Проблемы и методы изучения растительного покрова. – Л., 1971. – 333 с.
24. Селевич Т.А. Видовой состав сосудистых растений копаней Бобруйского района Могилевской области Беларуси / Т.А. Селевич, Ю.В. Жачкина // Проблемы устойчивого развития регионов Республики Беларусь и сопредельных стран: сборник научных статей Второй Международной научно-практической конференции, 27 – 29 марта 2012 г., МГУ им. А.А. Кулешова, г. Могилев: в 2 ч. / под ред. И.Н. Шарухо, И.И. Пирожника, И.И. Бариновой. – Могилев: УО «МГУ им. А.А. Кулешова», 2012. – Ч. 2. – С. 281 – 284.
25. Шенников, А.П. Экология растений / А.П. Шенников. - М, 1950. - 373 с.
