Наиболее необычные элементы фауны (представителей иных фаунистических комплексов) мы встречаем в волжских водохранилищах. Водохранилища служат центрами их дальнейшего расселения по речной сети.

Среди многих групп водных беспозвоночных отмечаются вселенцы (полихеты, пиявки, ракообразные, моллюски), наиболее велика доля чужеродных видов среди ракообразных. Однако, чрезвычайно размножившимися, играющими важную роль в сообществах, видами-ценозообразователями стали моллюски дрейссены, в особенности дрейссена бугская (Фролова, Баянов, 2008).

Намечены перспективы дальнейшего изучения водной фауны Керженского биосферного заповедника и лимнологических исследований в Нижегородском Заволжье. На ближайшие десятилетия главной задачей водного мониторинга в Керженском заповеднике считаем продолжение режимных наблюдений на уже выделенных объектах и внедрение новых видов наблюдений (замеры концентрации взвешенных веществ и расхода воды). Должен быть дополнен и гидробиологический блок мониторинга путём организации наблюдений за перифитонными сообществами.

При продолжении фаунистических работ в заповеднике следует обратить внимание на более полное выявление насекомых, олигохет, паразитических беспозвоночных, а также представителей мейобентоса. Целесообразно изучение особенностей биологии, определение роли и места в гидробиоценозах вселенцев и реликтовых видов.

5.4 Озёра Нижегородского Заволжья

Деятельность человека заметно влияет на природу, и, как указывал А.В. Шнитников (1973), важно не терять времени в изучении проблем ритмики природных явлений. Ритмичность природных явлений и её строгие или нестрогие, но раскрытые закономерности представляют собой единственный реальный и конкретный путь научного предвидения естественных тенденций развития природных явлений в будущем, а значит, её выявление и изучение является необходимой составной частью мониторинга, в том числе и лимнологического. Изучение же закономерностей хода сезонного развития природы - задача фенологии, которая решается путем многолетних наблюдений за сроками наступления широкого круга последующих явлений, характеризующих определенные этапы годичного цикла развития природы и создающих в своей совокупности биоклиматический или фенологический календарь. Осуществляются эти наблюдения прежде всего в заповедниках, одной из основных задач которых является эталонирование естественного хода природных процессов (Рашек, 1976).

Основу фенологического календаря должны составлять явления достаточно характерные для определённого времени года, чтобы служить его безошибочным индикатором. Они должны относиться к широко распространённым объектам живой и неживой природы и должны быть доступными для систематических наблюдений. В настоящее время в заповедниках России согласно программы ведения Летописи природы (Филонов, Нухимовская, 1985) фиксируется 15 гидрометеорологических явлений. В работе приведено выделение и описание сезонов года в Керженском заповеднике на основании данных фенонаблюдений (Аверина, 2001).

Нами предложена периодизация года на основе гидролого-гидрохимических показателей р. Керженец, исходящая из приводимых А.И. Чеботарёвым (1970) и устоявшихся в гидрологии определений гидрологического года и сезона (Баянов, 2006). Показатели следующие: уровень, электропроводность, температура, рН и цветность. Выделены критические точки года - даты максимума и минимума каждого из показателей. Определены периоды наиболее заметных их изменений, а также сроки стабилизации. Таким образом, мы попытались выявить периоды, изменения сроков которых позволят полнее охарактеризовать тот или иной год и более ясно представлять его особенности в ряду других лет.

На основании полученных данных представилось возможным выделить этапы годового цикла, характеризующиеся определённым сочетанием гидролого-гидрохимических характеристик. Динамика каждого из показателей приведена в виде графиков. На рис.6, в частности, приведена внутригодовая динамика электропроводности р. Керженец по среднемноголетним данным за 1997-2005 гг.

Выделенные на основании других показателей периоды представлены нами ранее (Баянов, 2006) и в тексте диссертации.

Естественный сезон года - относительно обособленный этап развития географического комплекса с однотипными взаимосвязями и взаимодействиями между компонентами (Галахов, 1959), в то же время гидрологический сезон - часть годового цикла, в пределах которого водный или ледовый режим характеризуется общими чертами его формирования и проявления (Чеботарев, 1970). Поэтому важно сопоставить и рассмотреть по сезонам сочетание гидролого-гидрохимических показателей между собой, а также их связь по срокам с метеорологическими и биотическими явлениями.

Зима. В период мягкой зимы в р. Керженец заканчивается осенний спад электропроводности и рН, наступает стабилизация цветности. В течение глубокой зимы заканчивается позднеосенний подъём уровня вод и стабилизируется температура. С наступлением предвесенья регистрируется окончание зимнего роста электропроводности и зимний минимум цветности. С окончанием этого периода (началом паводка) происходит ещё более быстрый рост уровня воды.

Весна. В раннюю весну регистрируются начало роста рН и понижение электропроводности. Дата перехода максимальных температур воздуха выше 5С (а суточных - 0С) - начало пестрой весны практически совпадает с началом паводка, фиксируемого по всем рассматриваемым показателям. Несколькими днями позже регистрируется полный сход снега на открытом месте и первая встреча комаров-толкунцов. В последних числах апреля наблюдаются: пик паводка, начало облиствения берёзы и переход максимальных температур воздуха выше 5С - наступление зелёной весны.

За начало спада половодья свидетельствуют: снижение уровня, рост проводимости и рН речных вод. Как указывал А.Н. Важнов (1976) обычно довольно сложно определить окончание половодья. Рекомендуется этот вывод делать на основе данных о сходе снега в верховьях рек и наблюдений за исчезновением ручьёв в балках и оврагах. Мы для регистрации окончания паводка предлагаем ориентироваться на гидрохимический состав в первую очередь на электропроводность речных вод.

Лето. Окончание половодья на р. Керженец практически совпадает с наступлением перволетья. Начало цветения кувшинки белоснежной знаменует собой начало полного лета. В конце июля, согласно уровню и электропроводности, регистрируется пик летней межени.

Осень. Золотую осень - начало листопада берёзы, приходящееся обычно на последние дни первой декады сентября, близко к началу осеннего спада электропроводности. Период «бабьего лета», длящийся со второй половины августа до середины сентября, можно определить по стабилизации уровня, кратковременному подъёму электропроводности и рН на фоне общего осеннего их снижения.

Таким образом, имея в своём распоряжении данные как по наземным так и по водным экосистемам мы получаем возможность полнее характеризовать тот или иной сезон или год. Кроме этого, производится более детальное изучение самих водных объектов в межсезонном и межгодовом аспектах.

При периодизации сезонной жизни водоёмов Ю.А. Чуйков (1986) уделял важное значение поиску явлений-индикаторов, выделяя явления «прогнозирующие» и «констатирующие». Усредняя многолетние данные по наземным и водным экосистемам Астраханского заповедника он рекомендует принять в качестве исходных для оценки отклонений от нормы аналогичных характеристик каждого последующего года наблюдений. Выявленные закономерности, представляющие собой условную «норму» гидролого-гидрохимических параметров того или иного сезона, положены нами в основу гидрологического года-нормы, аналогичного метеорологическому году-норме А.А. Терентьева и В.И. Колкутина (2004). Гидрологический год-норма может служить основой для характеристики как очередного года наблюдений в целом, так и каждого из его сезонов при написании ежегодной Летописи природы в Керженском заповеднике.

Придерживаясь этого подхода приводится характеристика сезонов и лет наблюдений по данным гидромониторинга как на р. Керженец, так и на р. Вишне (Баянов, 2006), используя традиционные фенологические термины, критерии и подходы (Крутовская, Буторина, 1975; Шульц, 1981). Подобная характеристика года рекомендована к включению в ежегодную Летопись природы Керженского заповедника (раздел 6. Воды). Аналогичный подход в осуществлении водного мониторинга рекомендуется и другим заповедникам, имеющим развитую гидрологическую сеть.

Глава 8. Пути совершенствования мониторинга водных экосистем заповедников России

8.1 Глобальная проблема сохранения вод

В данной главе освещаются глобальные проблемы охраны вод и гидромониторинга, практические и теоретические подходы к их решению в некоторых зарубежных государствах и в России. В комплексе с этим рассматривается роль заповедников и других ООПТ в сохранении речных водосборов и водных экосистем. Показывается необходимость получения данных таким образом, чтобы была возможность адекватной и достаточно точной оценки состояния водных экосистем на разных пространственно-временных шкалах.

8.2 Зарубежный опыт

Как отмечают украинские гидрологи (Афанасьев, 2006) сохранившаяся в Украине со времён СССР система мониторинга вод оказалась малоэффективной в современных условиях после подписания Украиной Дунайской конвенции и принятием обязательства руководствоваться положениями Директивы 2000/60/ЕС (ВРД). Предлагается (Афанасьев, Летицкая, 2006) пошаговая система оценки экологического состояния речного бассейна, создание стандартной процедуры биологического мониторинга - СПБМ (методы отбора проб, анализа и представления информации) для Беларуси и Украины. СПБМ подразделяется на 4 составляющих: 1. Зооперифитон. 2. Макрозообентос. 3. Фитоперифитон. 4. Фитопланктон.

В настоящее время идёт внедрение СПБМ: адаптация методик, обучение персонала, создание соответствующей инфраструктуры лабораторий исполнителей, отработка системы обмена информацией. Из методик внедряется методика искусственных субстратов (ИС), в качестве которых выбраны стандартные кирпичи. Из биологических показателей для биоиндикации качества воды был выбран индекс Вудивисса (TBI), стандартизированный в Беларуси и широко использующийся в Украине на трансграничных реках.

Европейскими учёными указывается на необходимость включения зоопланктонного сообщества в программы долговременного мониторинга согласно Европейской Водной Рамочной Директиве (Jeppensen et al., 2011). При этом делается акцент на обязательном рассмотрении былых зооценозов (танатоценозов) путём анализа донных отложений.

В США при слежении за состоянием водных экосистем многие штаты (Огайо, Северная Каролина и др.) успешно используют подход, включающий количественные биологические критерии (Ohio EPA, 1990). Биологический контроль вод закреплён на законодательном уровне. Был составлен проект оценки состояния вод штата Вашингтон (Plotnikoff, 1992). Введена в употребление и используется концепция экорегионов. Экорегионы - географические области, относительно однородные либо в отношении экологических систем, либо в отношении взаимосвязей между организмами и их окружающей средой (Omernik, Gallant, 1986). Биоиндикаторами служат сообщества водных беспозвоночных. Выделены типовые участки разной степени нарушенности. В фокусе - определение характеристики сообществ, их внутрирегиональная изменчивость (описывающая диапазон состояний сообщества и ожидаемое пространственное распределение); межгодовая изменчивость - влияние циклических экологических условий (осадки, температура) на сообщества. Учитывается и определённый тип землепользования. Введён индекс периодичности отбора проб, учитывающий время требуемое биоценозу или экосистеме для стабилизации после естественного нарушения (весеннего половодья), исходя из параметров водного потока, представленности видов бентических макробеспозвоночных (учёт вылета взрослых стадий насекомых).

Особо обращается внимание на правильное определение видов бентосных организмов. Принято, что ошибки в идентификации должны быть меньше 5% всех таксонов на пробу. Переопределение проб производится для 10% от их общего количества, собранных в тот или иной год. Вторичная идентификация проводится опытными таксономистами, чтобы подтвердить верность данных. Эталонная коллекция доставляется в Отдел Экологии штата и ежегодно обновляется.

Физико-химический анализ включает следующие основные показатели: температуру, рН, О2, проводимость, и дополнительные: прозрачность, запах воды и донных отложений.

В качестве биологической метрики предложен целый спектр индексов (только для Северо-Запада США их 22). Широко используются в практике экологического мониторинга США базы данных (БД) и системы управления ими (СУБД). Так в лесном, рыбном и охотничьем хозяйстве применяется СУБД Paradox, куда занесены химические, физические и биологические характеристики всех исследованных участков экорегионов.

8.3 Российский опыт водного мониторинга, проблемы и современные подходы

В России, как уже отмечалось выше, также имеется достаточно большой опыт водного мониторинга. Гидрологическая сеть России - одна из старейших сетей мира. Однако, устаревает, отстает от современных требований методическая часть гидромониторинга. Подавляющая часть наблюдений в настоящее время производится теми же методами и способами, что и в начале прошлого века. Основные проблемы экомониторинга отмечаются и на уровне Правительства РФ. Это в первую очередь недостаточно эффективное госрегулирование деятельности различных субъектов, решающих задачи в этой сфере, что приводит к созданию «дублирующих» систем наблюдений, неэффективному расходованию ограниченных ресурсов, не обеспечивает получение сопоставимых данных для всей территории страны. Другая проблема - низкий технический уровень государственной сети наблюдений, не отвечающий международным требованиям.

Руководство отраслевой науки Росгидромета, отмечая недостатки существующей системы, предлагает пути совершенствования водного мониторинга. В частности, необходима оценка состояния не только рек, но речных водосборов как объектов мониторинга, использование современных приборов, технических средств и технологий для наблюдений, обработки и передачи данных и формирования интегрированной БД. При этом должны широко использоваться ГИС-технологии, современные автоматизированные системы наблюдений, обработки и передачи информации, аэрофотосъемка и спутниковые данные (Шикломанов и др., 2007).

Необходима согласованность действий всех участников комплексного мониторинга и свободный обмен информацией с включением её в единую интегрированную БД. Контроль и проверка качества данных мониторинга. Ответственным за состояние водных объектов и водосборов предлагаются Росводресурсы - для густонаселённых водосборов с большим количеством гидротехнических сооружений и интенсивным влиянием хозяйственной деятельности на речной сток, или Росгидромет - для водосборов с практически естественным гидрорежимом (Шикломанов и др., 2007).

Академическая наука России также уделяет внимание совершенствованию водного мониторинга. В частности Е.А. Курашовым (2006) выделяются два подхода к оценке состояния водоёма:

1) подход, основанный на оценке экологического состояния водного объекта по сравнению с экологической «нормой» для этого водоёма;

2) подход для оценки качества воды в исследуемом водоёме, его пригодности для того или иного вида водопользования.

Первый как подход к экологическому нормированию предлагался Ю.Г. Пузаченко (1992), а в качестве методологии биомониторинга озёрных экосистем Е.А. Курашовым (1989) и был успешно применён при оценке состояния Ладожского и Онежского озёр. Подобный принцип реализуется в странах ЕС в ходе выполнения Европейской Рамочной директивы. Для реализации второго подхода применение находят многочисленные биоиндикационные системы и индексы, разработанные в разных странах. Указывается, что при выборе индексов для оценки состояния пресноводных водоёмов важно учитывать: вариабельность в пределах нормы, чувствительность к различным нарушениям, адекватность оценки и сходимости результатов, стоимость получения данных, селективность и трудоёмкость получения первичного материала, трудность обработки и анализа проб, время, необходимое для получения результатов, сложность интерпретации данных, возможность использования метода неспециалистами и волонтёрами (Курашов, 2006).

8.4 Роль сети ООПТ в совершенствовании мониторинга