«Конкурс «НОБЕЛЕВСКИЕ НАДЕЖДЫ КНИТУ- 2012»,
КГТУ А-206»
Казанский национальный исследовательский технологический университет
В оргкомитет конкурса « НОБЕЛЕВСКИЕ НАДЕЖДЫ КНИТУ -2012»
Работа в номинации « Вода»
«Комплексная экологическая характеристика памятника природы «Озеро Кара-Куль» Балтасинского района РТ»
Выполнил: Низмутдинов Динар Наилевич
Ученик 10 класса
МБОУ балтасинская гимназия
Балтасинский район,пгт Балтаси
Пгт Балтаси Ул Арбузова 12 индекс 4222250
alsudinar@mail.ru
422250 Пгт.Балтаси улю Нариманова 108
baltasigim@yandex.ru
Руководители:
Залялова Алсу Икрамовна биологии учитель высшей категории,
Хафизова Эльвира Мударисовна химии учитель I кв. категории
Научный консультант: к.б.н.
Иванов Д.В.
2012
Аннотация
«Современное состояние памятника природы озеро
«Кара-Куль»
Озеро Кара–Куль - единственное озеро в Балтасинском районе Республики Татарстан. Актуальность: необходимо получить более полных кадастровых сведений на этот природный объект. Цель – комплексная экологическая характеристика памятника природы «Озеро Кара-Куль».
Задачи:
- поиск и систематизация данных, характеризующих природные условия, а также исторических сведений о самом озере;
- физико-географическое описание местности;
- характеристика качества вод и донных отложений
- практические рекомендации для улучшения экологического состояния озера.
Исследования проводились с мая 2010 по январь 2011 гг.
Пробы воды отбирали батометром ПЭ-1430. Прозрачность измеряли диском Секки.
Было проведено изучение и анализ химического состава донных отложений ,отбор колонки .Измерили глубину водоема при помощи лота.
Были определены географические координаты озера, проведены гидрохимические анализы вод с послойным отбором проб. Колонка донных отложений была отобрана со льда. Качество воды озера формируется под влиянием подземных источников. Донные отложения представлены мощными слоями ила с высокими запасами органических веществ. В дальнейшем необходимо:
соблюдение режима охраны территории, требований Положения о водоохранных зонах водных объектов.
Планируется проведение экологических субботников, посадка деревьев в водоохранной зоне.
содержание
1. ВВЕДЕНИЕ 4 стр
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 5 стр
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 5 стр
4. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 10 стр
5. ЛИТЕРАТУРА 12 стр
ВВЕДЕНИЕ
Озеро Кара–Куль (Черное) - единственное озеро в Балтасинском районе Республики Татарстан. В прошлом оно было со всех сторон окружено густым, темным лесом, из-за чего казалось «черным» и отсюда получило свое название.
Постановлением Совета Министров ТАССР № 25 от 15 января 1978 г. озеро утверждено памятником природы республиканского значения и полежит особому режиму охраны. Как другие памятники природы, озеро вошло в Государственный реестр особо охраняемых природных территорий РТ (1998) (рис.1). Однако сведения об озере, имеющиеся в самом реестре, немногочисленны. Отсутствует его гидрохимическая, гидробиологическая характеристика, нет опубликованных данных по донным отложениям.
Рис.1. Памятник природы оз.Кара-Куль
(Государственный …, 1998)
Особого внимания заслуживает проблема соблюдения режима водоохранной зоны озера и охраны самого водоема как уникального природного объекта. С 60-х гг. ХХ в. до мая 2006 г. озеро находилось в ведении ОАО «Меховщик»
Сотрудники предприятия поддерживали озеро и его берега в экологически чистом состоянии. Озеро расположено на территории СХПК «Алга» Балтасинского района РТ и в настоящее время находится в ведении «ЧП Р.Мамлиева». Рекреационная и сельскохозяйственная нагрузка оказывают на озеро негативное воздействие.
Таким образом, в число актуальных проблем, связанных с современным состояние озера Кара-Куль, входит необходимость получения более полных кадастровых сведений на этот природный объект, а также разработка предложений по совершенствованию режима его охраны и использования как водного объекта.
Отсюда цель проведенного исследования – комплексная экологическая характеристика памятника природы «Озеро Кара-Куль».
Задачи исследования:
- поиск и систематизация данных, характеризующих природные условия территории памятника природы, а также исторических сведений о самом озере;
- физико-географическое описание местности;
- рекогносцировочное обследование территории, прилагающей к озеру;
- характеристика качества вод и донных отложений по результатам собственных исследований и литературным данным;
- практические рекомендации для улучшения экологического состояния озера.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования отдельных компонентов экосистемы озера Кара-Куль проводились с мая 2010 по январь 2011 гг. В летний период было выполнено физико-географическое описание местности.
Пробы воды отбирали батометром ПЭ-1430: в июле из поверхностного горизонта, в ноябре - послойно с глубин 0, 5, 13 м и у дна (20 м). Анализы проводили специалисты ЦГЭ Кукморского района. Определение содержания растворенного кислорода и температуры воды проводили в ноябре 2006 г. при помощи оксиметра МАРК-201. Прозрачность измеряли диском Секки.
В ноябре 2010 г. совместно со специалистами ИнЭПС АН РТ (И.И.Зиганшин) проведено изучение и анализ химического состава донных отложений озера и отбор колонки трубкой ГОИН-1. Непосредственно после отбора колонки проводили ее морфологическое описание и разделение на отдельные слои. По профилю озера было пробурено несколько лунок, где замерялась глубина водоема при помощи лота.
В работе использованы фондовые материалы Института экологии природных систем АН РТ, Балтасинского отдела филиала федерального государственного учреждения «Центр гигиены и эпидемиологии РТ» в Кукморском районе, отдела земледелия при исполкоме Балтасинского муниципального района.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Физико-географическое описание территории
Озеро Кара–Куль расположено в 3 км северо–западнее п.г.т. Балтаси и 1.4 км к юго–востоку от д.Ярак–Чурма (рис. 2). В 150 м севернее озера протекает левый приток реки Шошмы – Ярак-Чурминка.
С помощью прибора спутниковой навигации Garmin Etrex Venture были определены географические координаты озера – 56022’374” с.ш; 50010’732” в.д.
Рис.2. Фрагмент топографической карты
РТ М 1:25000
Озеро карстового происхождения, кратеро-образное. Находится в овальной воронкообразной котловине (рис.3).
По данным наших измерений, ширина озера 122 м, длина - 215 м, площадь – 1.6 га.
Средняя глубина водоема 8 м, а наибольшая – 20 м. Длина береговой линии составляет 570 м.
В геологическом строении участвуют породы пермской системы, преимущественно породы татарского яруса, представленные мергелями, глинами с прослоями известняков, доломитов, песчаников. Склоновые поверхности прикрыты делювиальными суглинками, мощность которых достигает до 10 и более метров. Это порождает благоприятные геологические условия для развития оврагов. Эти породы легко смываются подземными водами и образуют карстовые провалы. Однако только один карстовый провал привел к образованию озера.
 
Рис. 3. Морформетрический профиль озера (по данным собственных измерений)
Питание озера преимущественно подземно, родниковое. Один из родников обустроен (рис.4) и используется населением для питьевых целей. Химический состав родника ежегодно контролируется органами санэпиднадзора (табл.1).
 
Рис. 4. Родник, питающий озеро
Таблица 1
Результаты химического анализа воды родника, мг/л (по данным Кукморского ЦГЭ)
Годы
|
Cl-
|
NO3-
|
NO2-
|
NH4+
|
SO42-
|
Al
|
Mn
|
Fe
|
Cu
|
F
|
pH
|
Жесткость,
ммоль/л
|
2008
|
12.4
|
2.38
|
0.08
|
0.38
|
105.0
|
0.05
|
0.05
|
0.09
|
0.02
|
0.12
|
7.25
|
6.0
|
2009
|
8.8
|
6.33
|
0.003
|
0.27
|
80.0
|
0.05
|
0.05
|
0.06
|
0.02
|
0.19
|
7.23
|
5.7
|
2010
|
11.8
|
3.95
|
0.06
|
0.30
|
95.0
|
0.05
|
0.05
|
0.06
|
0.02
|
0.14
|
7.30
|
6.0
|
Судя по достаточно большой концентрации сульфатов и высокой жесткости воды, родник питается за счет высокоминерализованных вод пермских отложений. Минерализация вод озера обусловлена, таким образом, его подземным питанием.
К западу от озера располагается один из участков Балтасинского государственного природного заказника (рис. 5).
Рис.5. Границы Балтасинского
государственного природного
заказника (участок I)
Химический состав вод
Изучение химического состава вод озера проводится только научными организациями. В 2009 г. озеро было обследовано специалистами ИнЭПС АН РТ. Результаты химического анализа приводятся в таблице 2.
Таблица 2
Химический состав вод озера Кара-Куль, мг/л
Дата
отбора
|
pH
|
NH4+
|
Fe
|
XПК
|
Cl-
|
Жесткость, ммоль/л
|
PO43-
|
Ca2+
|
SO42-
|
1.08.2009
|
7.6
|
0.11
|
0.07
|
20.3
|
5.7
|
1.79
|
0.03
|
70.2
|
37.8
|
Исследованные показатели соответствуют нормативам для рыбохозяйственных водоемов.
В 2010 г. проведен гидрохимический анализ вод с послойным отбором проб (табл.3).
Таблица 3
Изменение химического состава воды озера с глубиной, мг/л (отбор ноябрь, 2010 г.)
Глубина
(м)
|
Cl-
|
NO3-
|
NO2-
|
NH4+
|
SO42-
|
PO43-
|
Ca2+
|
Жесткость, ммоль/л
|
F
|
XПК
|
pH
|
Пов
|
6.4
|
0.42
|
0.20
|
0.11
|
28
|
0.06
|
65
|
2.2
|
0.2
|
25
|
7.6
|
5
|
5.9
|
0.40
|
0.35
|
0.11
|
28
|
0.06
|
65
|
2.2
|
0.21
|
24
|
7.63
|
13
|
7.3
|
0.35
|
0.40
|
2.00
|
40
|
0.07
|
72
|
4.6
|
0.32
|
22
|
7.8
|
20
|
7.9
|
0.2
|
0.42
|
2.00
|
42
|
0.07
|
74
|
4.4
|
0.31
|
18
|
7.6
|
ПДК
|
до 350
|
10
|
1
|
2.0
|
До 500
|
3.5
|
|
7.0
|
1.5
|
|
6.5-8.5
|
о результаты показывают, что с глубиной в воде возрастают концентрации практические всех ингредиентов. Так как озеро питается подземными минерализованными водами, то в придонных слоях хорошо видно увеличение концентрации кальция и сульфатов, содержащихся в карбонатных и гипсоносных породах территории района. Увеличение содержания биогенных элементов связано с процессами разложения органических веществ в донных отложениях и поступлением минеральных форм азота и фосфора в воду. Органических веществ (по ХПК больше содержится в поверхностных горизонтах вод озера).
В целом химический состав вод озера соответствует нормативам.
Распределение концентрации растворенного кислорода и температуры представлено на рисунке 6. С глубиной отмечается снижение концентрации в воде кислорода. Это связано с его расходованием на окисление гниющих органических веществ. Кроме того, озеро покрыто льдом, и газообмен с атмосферой отсутствует. Насыщение кислородом не превышает 10%.
Изменение температуры имеет обратную картину. С ростом глубины она постепенно увеличивается и придонном слое достигает 4 0С. Известно, что с понижением температуры растворимость кислорода повышается, что убедительно показано на графике.
Рис. 6. Изменение температуры воды и концентрации растворенного кислорода
с глубиной (ноябрь, 2010 г.)
Донные отложения
Донные отложения представляют собой важный компонент озерных экосистем, аккумулирующий в своем составе значительные массы седимиентирующего материала. Они могут быть представлены минеральными и органическими частицами. По соотношению минеральной и органической составляющих илов можно судить о продуктивности озера и его эвтрофикации.
Колонка донных отложений была отобрана со льда в ноябре 2010 г. Она представляла собой мощный слой черного однородного ила (97 см). Ил имеет сильный запах сероводорода, что свидетельствует о происходящих здесь процессах разложения органических веществ при дефиците кислорода. На ощупь ил маслянистый, в нем содержится много глинистых частиц (более 50%).
а 
Рис. 7. Исследование донных отложений
а) фрагмент колонки; б) замеры глубин б
Химический анализ отдельных слоев отложений проведен в лаборатории ИнЭПС АН РТ. Содержание органического вещества определяли по потери при прокаливании при 550 0С (рис.8). Наибольшее его содержание, превышающее 40%, отмечено в слое 60-80 см. Возможно, это был период, когда озеро сильно зарастало, и образование органического вещества было интенсивнее, чем на современном этапе его эволюции.
Рис.8. Распределение органического вещества в колонке донных отложений
Содержание азота и фосфора в отдельных слоях неравномерно (рис. 9), здесь также наблюдаются отдельные пики, как и в распределении органического вещества.
Рис.9. Распределение азота и фосфора (%) в колонке донных отложений
Донные отложения имеют кислую реакцию среды (рН=5-6), что связано с высоким содержанием в них органических веществ.
Антропогенная нагрузка
В число факторов антропогенной нагрузки на озеро можно отнести рекреацию и сельское хозяйство. Ежегодно на поля СХПК «Алга» вносится значительное количество минеральных удобрений и средств защиты растений (табл. 4). Они попадают в грунтовые воды, питающие озеро, смываются с поверхностным стоком. Все это ухудшает качество воды и состояние гидробионтов.
Таблица 3
Химизация культурных растений на полях СХПК «Алга»
Годы
|
2006
|
2007
|
2008
|
2009
|
2010
|
2011
|
Удобрения (кг д.в./га)
|
168
|
124
|
168
|
178
|
218
|
148
|
Гербициды
(кг)
|
2332
|
806
|
1200
|
11772
|
390
|
1754
|
Фунгициды (кг)
|
460
|
330
|
345
|
839
|
644
|
416
|
В летний период озеро активно посещается местным населением и используется для купания и рыбной ловли. Озеро богато рыбой: здесь обитают окунь, голавль, линь, карп, толстолобик. На берегу построено несколько домиков.
Ежедневно на берегу образуются большие объемы мусора. Здесь установлено два контейнера, которые вывозятся по мере наполнения (рис. 10). Зимой мусор практически не вывозится, поэтому весной организуются субботники по расчистке берегов.
Рис. 10. Контейнер для мусора
В значительной мере озеро защищает и спасает от заиления окружающий его со всех сторон лес. Лет 20-30 назад берега озера были практически голые (рис. 11).
 
Рис. 11. Озеро Кара-Куль сегодня и 30 лет назад
1970-е годы уровень воды в озере был выше примерно на полтора метра. Может быть, это происходит циклично, через какие–то определенные промежутки времени. Возможно также, это связано с изменением водности территории под влиянием деятельности человека.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Проведенные исследования позволили составить комплексную физико-географическую и экологическую характеристику отдельных компонентов экосистемы озера Каракуль и прилегающей территории.
Качество воды озера формируется под влиянием подземных источников и соответствует нормативам для рыбохозяйственных водоемов.
Донные отложения озера представлены мощными слоями ила с высокими запасами органических веществ и биогенных элементов. Необходимо дать оценку степени загрязнения илов тяжелыми металлами.
Современное состояние памятника природы можно оценить как хорошее.
В дальнейшем необходимо:
соблюдение режима особой охраны территории памятника природы;
соблюдение требований Положения о водоохранных зонах водных объектов.
Планируется проведение экологических субботников силами школьников района при участии местной администрации. Считаем целесообразно дополнительную посадку деревьев в водоохранной зоне озера.
ЛИТЕРАТУРА
ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность.
Государственный доклад «Водные ресурсы и питьевая вода Республики Татарстан».- Казань: Мониторинг, 1997.- 169 с.
Государственный реестр особо охраняемых природных территорий Республики Татарстан. - Казань: Магариф, 1998- 323 с.
Зеленая книга Республики Татарстан. – Казань: Издательство Казанского университета, 1993 г. – 423 с.
Зиганшин И.И. Территориальное размещение и морфометрическая характеристика охраняемых озер Республики Татарстан // Экологические проблемы литорали равнинных водохранилищ / Материалы международной науч. практ. конф. - Казань, 2004. - С. 33-35.
Информационный бюллетень о состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории Республики Татарстан за 2005 г.-Казань, 2006.- 269 с.
Мингазова Н.М. Антропогенная трансформация озерных экосистем Среднего Поволжья // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Тез. докл II респ. научной конф. - Казань, 1995. - С.78-79.
Мошкова Л.В. Озерность Республики Татарстан по анализу картографического материала // Актуальные экологические проблемы РТ / Матер. III респ. научной конф.- Казань, 1997.- С.38.
Озера Среднего Поволжья. – Л.: Наука, 1976. – 236 с.
Положение о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах. Утверждено постановлением Правительства Российской Федерации от 23.11.1996 г. N 1404.
Урбанова О.Н., Горшкова А.Т., Мошкова Л.В., Галицкая Л.В. Морфометрические и гидрологические особенности охраняемых озер Предкамья (Республика Татарстан) // Роль особо охраняемых природных территорий в сохранении биоразнообразия / Материалы научно-практической конференции.- Чебоксары-Казань, 2000.- С.218-221.
|
