Морфология золотого карася обитающего в водоемах Обь - Иртышского бассейна

Стратификация – разделение водной толщи водоема на слои различной плотности.  Весенний период включает фазу нагревания воды при обратной температурной стратификации (температура слоев воды повышается от поверхностного к придонному). Летний период годового теплооборота начинается с прямой температурной стратификации (температура слоев воды понижается от поверхностного к придонному слою) (рис.1). Среднемесячные температуры воды в системе Нижнего Иртыша в июне составляют 17-18 ^оС. Максимальные запасы тепла наблюдаются в июле в пределах 17-24 ^оС, в среднем составляют 20- 22 ^оС. В штилевую погоду в озерах обычно прослеживается прямая температурная стратификация. Однако понижение температуры по вертикали как правило, незначительно и в зависимости от глубины водоема исчисляется от десятых долей до 2-3 ^оС. Таким образом, для Иртышской озерно-речной системы характерно отсутствие слоев металимниона и гиполимниона.  Во время интенсивности ветрового перемещения водной массы в летнее время возможно кратковременное установление гомотермии в дневные часы (рис.2).

Рис. 1. Распределение  кислорода и температур в озерной экосистеме в середине лета (Оуэн О.С., 1977).

Рис.2.Распределение  температур и кислорода в озерной  экосистеме в  фазу гомотермии (Оуэн О.С. 1977).

В августе  вместе с понижением температуры  воздуха тепловой баланс становится отрицательным. Среднемесячная температура  воды снижается в среднем на 4 ^oС. В сентябре она падает до 10-12, в октябре – до 2-5 ^оС . Переход воды через 10^оС происходит в первой декаде сентября, через 4 ^оС - с середине октября. В этот период наблюдается перестройка температурного режима: под действием ветрового перемещения в озерах устанавливается осенняя гомотермия. Она продолжается до начла ледостава, когда температура понижается до 0 ^оС в пределах озера – до 0,2-0-,3  ^оС . Зимою подо льдом температурная стратификация имеет обратный характер по сравнению с летним периодом. Вся вода сильно охлаждена, но самые теплые слои с температурой +3°, +4° - это придонные, выше температура воды медленно понижается и поверхностная вода подо льдом имеет всего 0°С.

Ледовой режим озер. Одной из физических аномалий пресной воды является то, что наибольшую плотность она имеет при +4°С, а приближаясь к точке замерзания, становится более легкой. Поэтому лед плавает на воде и водоемы замерзают с поверхности. В то же время в самые сильные морозы подо льдом вода сохраняет положительные температуры. Эта особенность воды обеспечивает жизнь гидробионтам во время зимы. Но в тундре неглубокие озера промерзают зимою до дна. Освобождение озер ото льда весною начинается с прибрежной области, где образуются так называемые «забереги» и постепенно распространяется на срединную часть озера. Даты начала ледостава на озерах определяются сроками перехода среднесуточной температуры воздуха через 0^оС к отрицательным значениям и суммой отрицательных температур. Морфометрическими особенностями водоема (площадь, направление к господствующим осенью ветрам, глубиной, формой котловины). По данным Омского управления гидрометеослужбы сумма отрицательных температур из – за небольших глубин для замерзания водоема в этом районе составляет – до 15-20^оС. С момента установления устойчивого ледяного покрова начинается рост льда. При малых количествах осадков составляет в начале ноября в среднем 30-40 см (в отдельные годы – 40-45 см), а к концу января увеличивается до 55 см ( холодные годы- 65см) В конце января мощность льда достигает 65-70 см, при экстремальных значениях – 50-90 см. К концу февраля средняя толщина льда в прибрежной части подавляющего большинства озер составляет 80-82 см (среднемесячный прирост -10-15 см) в течении марта с возрастанием приходной части температурного баланса этот прирост составляет в среднем 7-8 см. Средняя продолжительность ледостава составляет 170-180 дней. Первые признаки вскрытия озер (подвижка льда) наблюдаются в среднем во второй декаде апреля (ранняя 26 марта, поздняя 1 мая). Полное очищение водоема ото льда происходит в первых числах мая (2-6 мая). Продолжительность таяния льда достигает больших пределов – 30-40 дней.

Грунты озер. Большое значение в жизни водных животных имеет характер грунтов озера, с которым связано и распределение в нем растительности [26]. Прибрежный грунт озера отражает строение его берегов. У большинства озер, лежащих на равнинах Европейской части РФ или Сибири, берега невысокие глинистые или песчаные, в заболоченных местностях иногда топкие мшистые. Грунт верхней литорали обычно и глинистый, песчаный или торфянистый. В составе озерного ила имеются и глинистые и мелкопесчаные минеральные частицы, но основную его часть обычно составляет детрит органогенного происхождения. Это крупные и мелкие частицы водных растений, которые отмирают и нацело разрушаются каждую осень. Детрит включает также остатки различных животных - хитиновые панцири мелких рачков и коловраток, обломки раковин моллюсков, фрагменты чехликов ручейников и тендипедид, инсектарный хитин, т. е. остатки члеников лапок и тел насекомых. Значительную часть ила составляют отмершие слизистые частицы сине-зеленых и кремнеземистых диатомовых водорослей озерного планктона. Разнообразные частицы детрита поглощаются и перерабатываются водными червями, личинками тендипедид и других насекомых, изменяя свой состав и структуру. Главная роль в процессах илообразования принадлежит различным бактериям. Илы покрывают почти всю площадь дна озер, кроме сравнительно неширокой полосы мелководья верхней литорали, где обычно распространены твердые грунты - камень, галька, песок. Грубые растительные и частично животные остатки в большом количестве насыщают илы верхней и нижней литорали — такие илы называют обычно грубо-детритными. Глубже, в профундали озер, органическая часть илов представляет уже более разложившиеся и измельченные остатки водных растений и обычно содержит массы отмерших водорослей планктона. Такой нежный на ощупь, бесструктурный ил называют тонко-детритным. Им выстлано дно большинства глубоких озер нашей страны. Богатые органическим веществом илы неглубоких озер получили название сапропелей. Они находят практическое применение как удобрение. В соленых озерах илы могут приобретать специфический по химизму характер и многие из них под названием рапы или лечебных грязей используются в медицине для лечения ревматических, кожных и нервных заболеваний.

1.3.Гидрохимия озерно-речной системы. Химические особенности воды в реках зависят как от источников питания, так и от гидрологического их режима[13]. На химизм реки могут воздействовать условия водосборной площади и местные климатические факторы, последние с большей силой проявляются по от ношению к пойменным водоемам, чем к русловой части реки.

Закономерно изменяется количество кислорода в  течение года. Минимальное количество его бывает весной за 2- 3 недели до ледохода, Начиная с мая устанавливается устойчивое насыщение воды кислородом, несколько увеличивающееся осенью,  перед ледоставом, и затем происходит медленное или быстрое понижение, приводящее к годовом минимуму. В Оби зимний дефицит кислорода вызывает тем, что река в среднем своем течении на протяжении всего подледного периода питается лишенными кислорода болотными водами, содержащими большое количество органических веществ, на окисление которых и уходит весь кислород обской воды, поступающей из верхнего течения реки. В этот период в Оби гибнет рыба, не успевшая уйти за пределы заморного участка или не нашедшая так называемых «живцов», т. е. мест выхода относительно богатых кислородом родниковых вод. В пойменных озерах и прудах летом и осенью поверхностные слои воды бывают насыщены кислородом, а в периоды массового развития фитопланктона наступают моменты перенасыщения воды кислородом до 150% и выше. Если поверхность водоема полностью покрывается плавающими листьями макрофитов, то, в таких водоемах (или участках водоема) содержание кислорода даже летом далеко от нормального насыщения. В пойменных озерах летнее распределение кислорода соответствует распределению температур - в придонных слоях ощущается ясный дефицит кислорода; зимой этот дефицит при сильном снежном покрове может охватить всю толщу воды и вызвать замор рыбы [17]. Особенно напряженное состояние с кислородом бывает в неглубоких пойменных прудах, когда поднимающиеся со дна метан увлекает в водную толщу взвесь сернистого железа, на окисление которого быстро расходуется весь запас кислорода. В результате в таких прудах гибнет не только вся рыба (кроме карасей и линей), но также и многие насекомые и моллюски. Центром образования заморных явлений в бассейне р. Оби является участок ее среднего течения от устья р. Васюган до р. Конды. Причиной дефицита кислорода в зимний период является питание рек болотными и подземными водами заболоченных пространств Западно - Сибирской равнины. В период открытого русла - интенсивность размножения водорослей и макрофитов (для зарастаемых водоемов). С наступлением ледостава реки полностью переходят на грунтовое питание, в результате происходит разбавление, а потом полная замена аэрированных вод обескислороженными водами. Таким образом, в насыщенности воды озер растворенным кислородом наблюдается определенная стратификация. От сильно насыщенных верхних слоев воды количество кислорода убывает с глубиной (рис. 3). В придонных, богатых органическими веществами слоях воды кислорода меньше всего. В неглубоких озерах окислительные процессы грунта иногда так интенсивны, что образуется дефицит кислорода, особенно резкий зимою, когда ледовой покров разобщает поверхность озера с атмосферным кислородом, а водная растительность отмирает и, разлагаясь, поглощает растворенный в воде кислород. В таких условиях развиваются так называемые заморы, когда недостаток кислорода охватывает значительную толщу воды озера. В результате наступает гибель многих более требовательных к кислороду животных, в том числе и рыб.

Углекислый  газ также присутствует в воде озер в растворенном состоянии. В  зоне фотосинтеза, где происходит накопление кислорода, одновременно углекислый газ  интенсивно поглощается зелеными растениями. С другой стороны, зона придонных  вод, бедная кислородом, оказывается  областью, высоко насыщенной свободной  углекислотой воды. Углекислый газ отрицательно влияет на развитие животных. Но распределение его в озере обратно стратификации растворенного кислорода. Содержание свободной углекислоты, растворенной в воде, тем больше, чем меньше в воде кислорода. Поэтому в реках летом ее бывает мало. Зимой количество свободной углекислоты возрастает, особенно в заморных и загрязненных реках. В пойменных водоемах летом поверхностные слои содержат следы свободной углекислоты, а у дна накапливаются большие количества ее. Зимой во всей толще воды количество свободной углекислоты увеличивается. В пойменных прудах ее количество не уступает загрязненным водоемам. Еще более вредным для жизни в озере является сероводород, который образуется в придонных, бедных кислородом слоях воды озер, ил которых содержит обильные органические остатки. Возникает сероводородное брожение ила. В этих условиях наблюдается массовая гибель донных животных.

Рис. 3. Распределение кислорода и температур в озерной экосистеме в середине зимы и соответственное этому распределение рыбы (Оуэн О.С. 1977).

Активная  реакция воды (рН) в большинстве  рек колеблется в интервале 7,0- 8,3, и только в реках, вытекающих из болот, рН имеет значение меньше 7,0. Так, в Волге годовая амплитуда рН лежала между 7,0 и 8,08, Оке – 7,1 - 8,3; в порожистых реках Кольского полуострова – 7,0- 7,8; в р. Большой Нижневартовский Еган (притоке Оби) - 5,2. Суточные изменения величины рН в реках достигают 0,09-0,3. В пойменных озерах с интенсивным развитием фитопланктона рН достигает 9,0, в пойменных прудах подо льдом активная реакция изменяется в кислую сторону и рН становится ниже 6 [6].

Продуктами  разложения растений и животных, населяющих озеро, другие попадают в озеро извне  с водою болотных притоков. Это гуминовые вещества, придающие воде темный, до цвета крепкого чая оттенок. Особенно богаты гуминовыми веществами лесные озера заболоченных районов таежной зоны. Показателем содержания в воде органических веществ является окисляемость (число единиц кислорода, израсходованных на окисление всего органического вещества пробы в присутствии марганцовокислого калия). Особенно высока окисляемость в озерах, водосбор которых сильно заболочен. Наименьшие показатели окисляемости известны для таких глубоких горных озер, как Байкал - 0,8 - 1,1 мг О₂/л , Искандер-Куль – 1,2 - 1,3 мг О₂/л, Севан – 2,0 - 2,2 О₂/л_. В Волге годовые изменения окисляемости лежат в пределах 5,50 - 20,15 мг О₂/л, в Оке отмечается  окисляемость 7,2 - 9,36мг О₂/л, в Оби у Новосибирска 12,16 мг О₂/л , в реках Кольского полуострова, вытекающих из болот, 20,4 - 26,93 мг О₂/л, а в болотистом притоке Оби – Большом Нижневартовском Егане окисляемость достигает рекордной цифры 64 мг О₂/л [6]. Высокое содержание гуминовых веществ в воде озера угнетающе действует на развитие водных растений и многих животных.

По растворенным минеральным веществам (эквивалентному преобладанию главных анионов) речные воды делятся (по О. А. Алекину) на три класса: класс гидрокарбонатных вод, класс сульфатных вод и класс хлоридных вод [11]. Каждый из этих классов в свою очередь делится на три группы по эквивалентному преобладанию одного из катионов (кальция, магния или суммы натрия и калия) и каждая группа - на три типа вод по соотношению между общей жесткостью и щелочностью. Гидрокарбонатный класс обозначается символом С, сульфатный - символом S, хлоридный - символом С1.Группа обозначается своим химическим символом и пишется в виде степени к символу класса. В качестве примера можно привести С Са/111, что означает – вода гидрокарбонатного класса, группы кальция, 3-го типа. Большинство рек РФ принадлежит к гидрокарбонатному классу к группе кальциевых вод. Воды натриевой группы этого класса встречаются редко - преимущественно в Средней Азии и Сибири. По величине минерализации среди вод гидрокарбонатного класса наибольшее распространение имеют воды малой минерализации (менее 200 мг/л). Значительно меньше распространены воды средней минерализации (200-500 мг/л), занимающие среднюю полосу Европейской территории России, южный Кавказ и часть Средней Азии. Сильно минерализованные воды гидрокарбонатного класса (свыше 1000 мг/л) среди рек очень редки.Рек сульфатного класса мало; к ним относятся реки Приазовья и частично Донбасса, ряд рек Северного Кавказа и некоторых районов Казахстана и Средней Азии. Реки хлоридного класса встречаются еще реже; они текут в районе, находящемся от нижнего течения Волги до верховьев Оби. Воды этого класса отличаются высокой минерализацией. Большинство озер с пресной, слабо минерализованной водой имеет нейтральную реакцию среды. Щелочными бывают озера высокоминерализованные, например оз. Севан имеет рН – 8,6 - 8,8, или оз. Чаны рН – 8,3 - 9,1. Кислая реакция характерна для заболоченных озер с гуминовыми кислотами в воде, где рН – 5,5 - 6,0.

Биогенные вещества - железо, фосфор, азот содержатся в реках в очень малых количествах и летом полностью расходуются на биологические процессы. В реках, вытекающих из болот, железо встречается в значительно большем количестве.     Фосфор в горных реках не обнаруживается. В Волге он достигает значений от 0,016 до 0,054 мг/л, в Оке - 0,13 мг/л. В пойменных водоемах следы фосфора обнаруживаются летом; зимой же, когда процессы фотосинтеза затухают, он накапливается до 1 мг/л. Азот находится в воде рек в виде нитратов, нитритов, солевого и альбуминоидного аммиака. Мобилизация азота в пойменных водоемах идет по-разному: в водоемах, где зимой сохраняются окислительные условия, накапливаются, преимущественно нитраты, а в мелких пойменных водоемах с восстановительными зимними условиями, накапливается аммиак, в водоемах средних размеров и с промежуточными условиями зимой появляются нитраты, нитриты и аммиак.

Цветность. Синий цвет воды озер является сравнительно редким исключением. Значительно чаще наблюдается примесь темно-бурых от содержания гуминовых кислот, болотных вод, столь обычная в озерах Русской равнины и Сибири. Она сообщает воде таежных озер желтоватый или слабо-коричневый оттенок, который чаще всего и характеризует цвет воды многих наших озер. Вода небольших лесных озер в сильно заболоченных местностях приобретает темно-коричневый цвет. Это нередкие у нас так называемые «черные» или «глухие» озера. Некоторое, более временное влияние на цвет воды могут оказывать и биологические явления. Вода неглубоких, прогреваемых летом озер приобретает иногда зеленый цвет. Озеро «зацветает» от массового развития микроскопических, летом чаще всего сине-зеленых, а весною диатомовых водорослей. В некоторых горько-соленых озерах вода приобретает ярко-красный оттенок. Это явление также связано с массовым развитием жгутиковых, богатых красным пигментом. Влияют на цвет воды таежных озер и такие биологические моменты, как массовое цветение сосны и других хвойных. От бесчисленных крупинок пыльцы сосны или кедра вода временно приобретает золотистый оттенок.

Прозрачность связана как с цветом воды, так и с обилием в воде разных взвесей и микроорганизмов. Чем больше в воде гуминовых веществ, тем ниже показатель прозрачности, и в темных лесных озерах он выражается немногими десятками сантиметров. Понижает прозрачность цветение воды озер, а также приносимая притоками и медленно оседающая на дно муть и частицы ила, взмучиваемого со дна неглубоких озер при ветровом перемешивании воды. С прозрачностью воды связано распространение в глубину озера зеленых растений. В чистых озерах фотосинтез зеленых растений успешно протекает на глубинах 10-20 м. В озерах с мутной и малопрозрачной водою граница литорали не спускается глубже 4-5 м.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Исследование  проводились в период 2005-2007 гг. на ихтиологическом материале из  оз. Эйхлыкуль. Рыбу для исследования отбирали из промысловых орудий лова во время добычи карася в зимний период (подледный лов закидным неводом ячеей мотни – 30 мм, крыла – 40 мм, высотой стени – 3,5 м) бригадой рыбаков СПК «Лайтамак». Обработку проводили по общепринятым в ихтиологии методам [14, 32]. Также для характеристики условий обитания объекта исследований в озере использованы фондовые материалы Тобольской межрайонной инспекции рыбоохраны. Морфологический анализ выполнен по методике И.Ф. Правдина [31] для возрастной группы четырехлеток (3+), количество которых в уловах превосходило другие возрастные группы. Промеры проведены штангенциркулем с точностью до 0,1 см.