Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ ВНУТРЕННИХ ВОД им. И.Д. ПАПАНИНА
ЭКОСИСТЕМА МАЛОЙ РЕКИ
В ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ УСЛОВИЯХ
СРЕДЫ
Товарищество научных изданий КМК
Москва  2007

УДК 574.42 (282.2)
Б 28.082
Э40
Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды / Под  ред. А.В. Крылова, А.А. Боброва. М.: Т-во научн. изданий КМК. 2007. 372 с. + 8 с. вкл.
На примере основных биоресурсов реки Латка (макрофитов, планктона, бентоса, перифитона и рыбного населения, а также отдельных таксономических групп гидробионтов)
показано влияние ключевых факторов среды (изменения скорости течения, точечных источников загрязнения, жизнедеятельности бобров) на гидрологический, химический и
биологический режим малых водотоков.
Книга предназначена для экологов, гидробиологов, студентов высших учебных заведений.
Библиограф. 322 назв. Ил. 95. Табл. 94.
Авторский коллектив:
А.В. Крылов, А.А. Бобров, В.Г. Папченков, О.Л. Цельмович, Н.Г. Отюкова, Н.Н. Жгарева,
И.В. Чалова, О.Д. Жаворонкова, Е.М. Коргина, Н.Г. Косолапова, А.В. Романенко, А.И. Баканов,
И.А. Скальская, Н.А. Завьялов, Ю.Ю. Дгебуадзе, З.М. Мыльникова, А.И. Цветков, Н.М. Минеева, В.И. Кияшко, Ю.В. Слынько, Д.Б. Косолапов, А.И. Копылов, Е.В. Чемерис, А.Е. Жохов,
Г.Х. Щербина, С.Н. Перова, Д.В. Тихоненков, А.С. Литвинов, В.Г. Гагарин, С.Н.Быкова,
Е.Г. Крылова, В.К. Иванов, Е.Е. Мишина, О.Е. Котова
Ответственные редакторы: д.б.н. А.В. Крылов
                                               к.б.н. А.А. Бобров
Рецензенты: д.б.н., проф. В.А. Яковлев
                     д.б.н.  С.Ф. Комулайнен
Succession changes in the small river ecosystem. Ed. by A.V. Krylov, A.A. Bobrov. Moscow:
KMK Scientific Press Ltd. 2007. 372 + 8 p.
Using an example of the Latka Rivers biological resources (macrophytes, plankton, benthos,
periphyton and fish, as well as some taxonomic groups of aquatic life) it is revealed the influence
of key environmental factors (changes in the water current speed, pint sources of pollution,
beavers’ activity)  upon hydrological, chemical and biological regimen of small runs.
The book is intended for ecologists, hydrobiologists, high school students. Bibliography 322
references. Illustrations 95. Tables 94.
Издание осуществлено при финансовой поддержке программы ОБН РАН
«Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами»
ISBN 978-5-87317-358-7
© Коллектив авторов, 2007
© Институт биологии внутренних вод
им. И.Д. Папанина РАН, 2007
© Т-во научных изданий КМК, 2007

Маленькие ручейки бегут по тому же склону,
что и большие реки
Р. РОЛЛАН
Когда вы опускаете руку в текучий поток,
вы касаетесь прошлого для тех, кто выше по течению,
и будущего для тех, кто живет ниже
ЛЕОНАРДО ДА ВИНчИ
ВВЕДЕНИЕ
По меткому выражению ответственного секретаря журнала «Биология внутренних вод» Нины Александровны Зиминовой, р. Латка скоро станет известнее Рыбинского водохранилища, так как количество статей, посвященных различным сторонам ее жизни, заметно возросло. Действительно, Латка — очень малая и незаметная на большинстве топографических карт речка, каких сотни тысяч на Земле, и
почему именно ей посвящено много статей, а теперь и целая книга?
Причин популярности этого водотока несколько. Первая и главная — подтверждает высказанное еще К.Ф. Рулье вполне справедливое предположение о том, что
многие процессы можно изучать и в ближайшем болотце. И Латка оказалась именно тем «болотцем», на гидрологический, химический и биологический режим которого оказывают влияние ключевые факторы среды, характерные для большинства
водных объектов и малых рек, в частности. Это масштабная мелиорация, захватившая страну в 60–70-е гг. прошлого века. Нагрузка на водосбор, выражающаяся в
рассеянном поступлении органических и биогенных веществ с сельскохозяйственных угодий и населенных пунктов. Точечное загрязнение стоками небольших предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции. Изменение экономических условий, повлекшее за собой сокращение нагрузки сельского хозяйства (сокращение распашки полей, поголовья скота, применения удобрений), а также в отдельных случаях прекращение работы предприятий. Активное освоение рек бобрами.
И, наконец, наличие фоновых участков, на которых сохранились условия среды и
сообщества, характерные для ненарушенных водотоков. Вторая причина: Латка находится «под боком» ИБВВ РАН, что позволяет проводить исследования в любой
сезон при относительно небольших материальных затратах. Третья причина: по классификации малых рек по морфометрогидрологическим признакам (Рохмистров,
Наумов, 1984) Латка относится к категории «очень малых рек», которые, как на
территории Ярославской области, так и на территории стран СНГ являются самой
распространенной после ручьев категорией водотоков.
Таким образом, этот водоток можно признать модельным, а проанализированный и представленный в настоящей книге материал, отражающим влияние наибо

Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды
лее значимых в жизни большинства малых рек факторов среды, изменяющих их
гидрологический, химический и биологический режим.
Малые реки в силу целого ряда обстоятельств давно стали модельными объектами экологических исследований. Этому в немалой степени способствуют особенности этого водного объекта и его экосистем:
(а) наличие постоянного стока;
(б) наличие связи с большими водотоками и стоячими водоемами;
(в) высокая динамичность;
(г) тесная связь с ландшафтом и наземными системами;
(д) исключительное биотопическое разнообразие на сравнительно небольшом
пространстве;
(е) высокая скорость сукцессий;
(ж) большая чувствительность к естественным и антропогенным воздействиям;
(з) сравнительно высокий уровень разработанности методик проведения наблюдений с взятием количественных проб по всем группам гидробионтов.
Исследования экологии малых рек несут большое теоретическое и практическое значение. До конца не изученный биоресурсный потенциал малых водотоков
имеет непреходящее значение как в сохранении биоразнообразия водных и околоводных растений и животных, так и в расширении спектра использования их биоресурсов. Но при этом по сравнению с крупными водотоками, озерами и водохранилищами они остаются наименее изученными (Экологические проблемы…, 2003;
Крылов, 2005). Однако в последнее время интерес к познанию их жизни значительно возрос. Об этом свидетельствует проведение Всероссийских конференций в Тольятти (2001) и Борке (2004), издание ряда книг (Богатов, 1994; Биоценотическая
структура…, 1995; Экологическое состояние бассейна р. Чапаевки…, 1997; Малые
реки Волжского бассейна, 1998; Комулайнен, 1999, 2004; Экологическое состояние
малых рек Верхнего Поволжья, 2003; Экологические проблемы…, 2003; Крылов,
2005). Наиболее полному раскрытию вопросов, связанных с изучением структурно-функциональных характеристик основных сообществ гидробионтов, действием ключевых факторов среды на экологическое состояние реки, а также выявлению
биоразнообразия одного малого водотока, способного выступать в роли рефугиума
для редких видов растений и животных, посвящена и представляемая книга.
В данной работе рассмотрены основные характеристики реки, в том числе: гидрологический режим, изменения химического состава, токсичности воды, структурной организации морфофункциональных групп гидробионтов, их отдельных
таксонов. Большая часть исследований была проведена на реке до зоны контакта с
водами водохранилища. Однако некоторые данные были получены и в зоне выклинивания речных вод водами водохранилища. Результаты исследований макрофитов
и макрозообентоса указывают, что данная зона должна стать перспективным объектом для более подробных и комплексных исследований.
Достаточно детальным оказался раздел, посвященный исследованиям макрозообентоса. Это связано с безвременным уходом А.И. Баканова, который не успел до
конца оформить результаты собственных исследований и обобщить их совместно с
данными, полученными Г.Х. Щербиной и С.Н. Перовой. Поэтому, благодаря труду

Введение
И.А. Скальской, результаты исследований А.И. Баканова мы приводим отдельными
разделами. Кроме этого, в этом же разделе Г.Х. Щербина рассмотрел перспективный метод, позволяющий получать наиболее объективные данные по формированию структуры макрозообентоса на разнотипных биотопах.
В целом настоящее исследование позволило представить равнинную малую реку
как комплекс мозаично расположенных биотопов, образовавшихся в результате влияния ландшафта, естественно-гидрологических, антропогенных и зоогенных (поселений бобров) нарушений. Для каждого типа биотопов характерны определенные гидрологические и химические характеристики, сезонная сукцессия, количественное обилие и трофическая структура основных элементов биоты.
Книга стала плодом совместного труда сотрудников десяти лабораторий ИБВВ
им. И.Д. Папанина РАН, сотрудников ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН в лице чл.-корр.
РАН Юрия Юлиановича Дгебуадзе, Рдейского государственного природного заповедника в лице к.б.н. Николая Александровича Завьялова и Дарвинского биосферного заповедника в лице к.б.н. Владимира Константиновича Иванова, студентов Воронежского госуниверситета (Мишина Е.Е.) и Университета Природы, общества и
человека (г. Дубна) (Котова О.Е.).
Авторы выражают самую искреннюю признательность администрации ИБВВ
РАН — Александру Ивановичу Копылову, Виктору Трофимовичу Комову, Сергею
Артуровичу Поддубному, Николаю Константиновичу Маслову, бывшему директору института Сергею Ивановичу Генкалу и бывшему заместителю директора института Владимиру Константиновичу Голованову за помощь в организации сборов
первичных материалов, внимание к проводимым работам и подготовке рукописи.
Благодарят активных участников сборов и помощников в обработке материалов —
старших лаборантов-исследователей Аллу Николаевну Струнникову, Нину Андреевну Волгину, Татьяну Петровну Зайкину, ведущего инженера Ирину Михайловну Лебедеву; добровольных помощников в проведении детальной съемки гидрологического
режима и морфометрии участков по продольному профилю реки летом 2005 г. — студента Всероссийского аграрного колледжа (г. Сергиев-Посад) Дмитрия Михайловича Великосельского и студента речного училища (г. Рыбинск) Павла Алексеевича Красикова, в сборе ихтиологического материала — м.н.с. Дмитрия Павловича
Карабанова и студентку МГУ им. М.В. Ломоносова Полину Юрьевну Дгебуадзе, а
также незаменимых участников каждого выезда — водителей экспедиционных машин ИБВВ РАН Николая Владимировича Орлова, Валерия Алексеевича Горскина,
Дмитрия Борисовича Хрусталева, Евгения Александровича Балашова и Евгения
Валентиновича Смирнова. Особая благодарность научному сотруднику лаборатории экологии водных беспозвоночных Нине Николаевне Жгаревой и научному сотруднику лаборатории физиологии и токсикологии водных организмов Ирине Васильевне Чаловой за организацию и самое активное участие в экспедиционных
выездах, за консультации и огромную помощь в подготовке рукописи книги.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований «Фундаментальные основы управления биологическими
ресурсами», гос. контракт ¹ 10002-251/ОБН-2/151-171/200404-102; Программы
фундаментальных исследований Президиума РАН «Научные основы сохранения

Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды
биоразнообразия России», гос. контракт ¹ 10002–251/П–12/151–171/190504–280;
Российского фонда фундаментальных исследований (проекты ¹¹ 01-04-49524, 0404-49814); Фонда содействия отечественной науке; Программы фундаментальных
исследований Президиума РАН «Биоразнообразие и динамика генофондов»; Программы фундаментальных исследований ОБН РАН «Биологические ресурсы России», Проекта Министерства образования и науки РФ «Создание технологий прогнозирования воздействия на биосферу чужеродных видов и генетически измененных организмов».
А.В. Крылов, Ю.Ю. Дгебуадзе

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РЕГИОНА
Река Латка впадает в Волжский плес Рыбинского водохранилища. Ее водосборная
площадь — 35 км2, залесенность — 26%. По классификации В.Л. Рохмистрова и
С.С. Наумова (1984) малых рек Ярославского Поволжья, в которой учитывается длина, площадь водосбора и расход воды, р. Латка относится к «очень малым» рекам.
Бассейн реки находится в Некоузском районе Ярославской области в подзоне
южной тайги. Анализ карты стока Ярославской области показал, что в Некоузском
районе изолинии стока имеют не широтное, а меридиональное направление и очень
низкий сток — около 170 мм. Такое не характерное для южной тайги явление объясняется уплощенностью рельефа и неглубоким врезом рек в подземные водоносные
горизонты. Коэффициент густоты речной сети высокий — 0,45, при среднем для
Ярославского Нечерноземья — 0,38, что связано с залеганием мощных горизонтов
подземных вод на небольшой глубине. Границы бассейна — водораздельные пространства рек — на западе Чеснавы, на юге — Шумаровки.
Ландшафты — преимущественно плоские озерно-ледниковые равнины с сосновыми, сосново-березовыми и елово-березовыми лесами.
Почвы — серые лесные, дерново-подзолистые, 50–75% от общей площади сельскохозяйственных угодий составляют переувлажненные заболоченные и болотные почвы.
Рельеф. Поверхность бассейна представляет собой слегка всхолмленную равнину, сложенную в основании пермскими, триасовыми юрскими и меловыми породами, прикрытыми мощной толщей четвертичных ледниковых отложений. Равнинная поверхность, незначительные ее уклоны, способствуют накоплению избытка
поверхностных вод. При этом там, где речные юрские глины и пестроцветные толщи пермотриаса близко залегают к дневной поверхности, наблюдается значительное развитие низинных и верховых болот (Крайнер, 1958).
Климат бассейна умеренно-континентальный с холодной зимой и теплым летом.
По многолетним данным (1946–2004 гг.) средняя месячная температура воздуха января
составляет –10,2 °С с колебаниями от –3,7 (1989 г.) до –21,1 °С (1987 г.) (ГМО, г. Рыбинск). Среднегодовая температура воздуха с 1999 по 2004 гг. составляла 4,6 °С, что на
0,8 °С выше средней многолетней величины — 3,8 °С. При этом наиболее высокая
среднегодовая температура воздуха отмечалась в 1999 и 2000 гг. (5,0 и 5,4 °С), наиболее
низкая — в 2001 и 2003 гг. (4,4 °С). Средняя температура самого теплого месяца —
июля — равна 18,1 °С. В отдельные годы она может существенно отклоняться от
среднемноголетних значений — от 14,4°С (1956 г.) до 22,0 °С (2001 г.) (табл. 1).
Максимальная амплитуда колебаний среднемесячных значений температуры наблюдалась в июне и достигала 8 °С, минимальная в августе — 1,9 °С. В весенние и
осенние месяцы межгодовые изменения температуры составляли 5,8–6,0 °С (табл. 1).
Режим осадков в бассейне относится к континентальному типу, характеризующемуся
зимним минимум и летним максимумом. Распределение осадков неравномерно. В среднем за год выпадает 620–650 мм. Максимальные годовые величины осадков могут превышать минимальные в 1,6–2,2 раза. Осадки и испарение в бассейне Верней Волги в

Экосистема малой реки в изменяющихся условиях среды
Таблица 1. Среднемесячная температура воздуха (°С) по метеостанции
Переборы (г. Рыбинск) в теплый период года за 1999–2004 гг.
Год
Месяцы
Среднее
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
1999
7,8
7,2
20,8
21,0
15,5
11,0
6,9
12,9
2000
8,5
9,7
15,8
19,6
16,0
9,7
6,7
12,3
2001
8,7
10,6
15,5
22,0
15,6
11,7
4,1
12,6
2002
4,8
11,1
16,4
21,5
16,3
11,0
1,0
11,7
2003
2,9
13,2
12,8
20,4
16,4
10,7
5,2
11,7
2004
2,5
10,7
14,8
19,0
17,4
12,1
5,2
11,7
1946–2003
3,9
11,0
16,1
18,1
16,0
10,4
4,2
11,4
Таблица 2. Осадки и испарение в бассейне Верхней Волги за 1999–2004 гг.
(% от нормы)
Год
                                          Осадки
Испарение
Годовые
Теплый период
1999
72
65
72
2000
94
85
92
2001
96
76
89
2002
72
52
91
2003
96
94
50
2004
129
127
65
1999–2003 гг. также были ниже нормы и в среднем за год изменялись от 72 до 96% и от 50
до 92% нормы соответственно. В 2004 г. осадки превышали норму на 29% (табл. 2).
Отличительной чертой рек Волжского бассейна Рыбинского водохранилища является преобладающее меридиональное направление речных долин, что характерно и для р. Латка. Только в нижнем течении река течет на север.
Река сильно меандрирует, образуя рукава и старицы. Летом большинство из них
мелеет и зарастает. Ширина русла в нижнем течении реки в межень (у д. Чурилово)
небольшая — 3 м, глубина 0,15–0,20 см, в половодье — 8–9 м и 0,95–1,25 м соответственно. Скорость течения р. Латка составляет в межень 2,0–6,0 см/с, в половодье она повышается до 1,0–1,25 м/с.
В конце 1970-х гг. в бассейне р. Латка произошли изменения природно-хозяйственных условий, что не могло не отразиться на ее гидрологическом режиме. Были проведены мелиоративные работы, вырубка леса. С начала XXI в. река зарегулирована бобровыми прудами, расположенными по всей ее длине (см. раздел 3). В д. Ченцы находится сыроваренный завод, работавший (до 2004 г. включительно) без очистных сооружений и река испытывала антропогенное загрязнение. Изменилась и сельскохозяйственная освоенность территории — в основном используется под сенокосы и пастбища.

2. Общая характеристика реки, характера
растительного покрова и станций отбора проб
Указывалось, что протяженность реки, относящейся к категории «очень малых»
рек (Рохмистров, 1989), равна 15 км (Литвинов и др., 2003). Очевидно, эта величина получена без учета извилистости русла. Подсчет длины р. Латка на современных земельных планах масштаба 1:10000 с учетом речных меандр показал, что протяженность русла водотока составляет 18,8 км. Истоки реки находятся в 1,5 км на
юго-восток от с. Маслово. Судя по картам 1942 г., она начиналась со слияния двух
ручьев 300 и 400 м длиной, вытекающих из небольших заросших кустарником осоковых болот, расположенных между д. Мясниково и д. Комарово (см. фрагмент
карты на рис. 1). Сейчас северный истоковый ручей проявляется только весной, а
южный превращен в 1,5-километровую мелиоративную канаву, протянутую до небольшого заболоченного леска и удлиняющую исток на 0,6 км (с учетом этого длина реки 19,4 км). Берега покрыты ивняком и серой ольхой (Alnus incana (L.) Moench),
в воде растений нет. После выхода на открытые места едва заметный ручеек скрывается в зарослях луговых и сыролуговых растений, либо снова теряется в зарослях ив и ольхи.
Выше д. Верховины ручей подпитывают еще одна небольшая мелиоративная канава, выходящая из заболоченных мест под ныне заброшенной д. Скобыкино, и впадающий справа 800-метровый ручей из-под д. Одоево. Последний
Рис. 1. Верховья р. Латка. Фрагмент карты. М: 1 см = 200 м (координатная сетка дана с
интервалом в 1 км).

Сукцессионные изменения экосистемы малой реки
имеет, по-видимому, ключевое происхождение, поскольку в момент обследования
он был более полноводным, чем расположенный выше него участок верховьев реки.
Судя по наличию фрагментов русла на этом ручейке, он работает и в менее многоводные, чем 2004, годы, в который проводилось обследование реки, тогда как у
выше расположенного участка р. Латка русло отчетливо не выражено (скорее это
стоковая ложбина, по которой течение воды обычно наблюдается только весной и
после сильных дождей).
Мелиоративная канава из-под д. Скобыкино перекрыта асфальтовой дорогой.
Перед полотном дороги в многоводные годы на канаве образуется небольшой покрытый ряской прудик, из которого вода просачивается под полотно. Кроме этого с
другой стороны дороги расположен придорожный довольно обширный и глубокий
заболоченный водоем, который, судя по хорошо развитой обильной гидрофильной
растительности, полностью не высыхает и в более сухие годы. Из этого водоема
также идет подпитка реки.
После подпитки водами мелиоративной канавы из-под д. Скобыкино и глубокой
обводненной придорожной низины ручей становится более водонасыщенным. По
началу он скрыт под пологом ольхи и ив, либо в зарослях двукисточника тростникового (Phalaroides arundinacea (L.) Rauschert.) и таволги обнаженной (Filipendula
denudata (J. et C. Presl) Fritsch), занимающих в сероольховом лесу низину, по которой течет ручей. Водоток по-прежнему не зарастает. Затем, после слияния с ручьем
из-под д. Одоево и до западной окраины д. Верховины, р. Латка представляет собой
чередование скрытых в ивняке сужений и небольших осоково-хвощевых расширений, в которых место прохождения водного потока едва просматривается по сосредоточению почти чистых зарослей хвоща приречного (Equisetum fluviatile L.). В
сужениях ручей теряется среди зарослей ивы, ольхи и высокого разнотравья; русло
его почти не сформировано и едва просматривается. В одном из сужений ручей
пересекает полевая дорога. Здесь в обводненных колеях растут частуха подорожниковая (Alisma plantago-aquatica L.), болотник болотный (Callitriche palustris L.), незабудка болотная (Myosotis palustris (L.) L.), лютик ползучий (Ranunculus repens L.).
Ложбина стока занята хвощем приречным, двукисточником и осокой острой (Carex
acuta L.).
Вдоль южной стороны д. Верховины тянется цепочка из трех прудов. Первый —
маленький (около 15 м длиной и до 7 м шириной), второй, расположенный практически сразу за ним, — более крупный (около 60 м длиной и до 12 м шириной). Последний подпружен расположенным ниже обширным бобровым прудом, длиной около
320 м и шириной до 30–40 м в нижней его части. Верхняя часть этого пруда имеет
руслообразный характер, а средняя и нижняя превращены в обширное, затопленное
водой болото. На этом месте и раньше была запруда, созданная человеком, но она
была на 2/3 меньше. Поселившийся здесь в 2001–2002 гг. одиночный бобр использовал ее в первоначальном виде, но с появлением в 2004 г. бобровой семьи вытекающий из пруда ручей был перекрыт двумя небольшими плотинами, поднявшими уровень воды на 30–40 см, чего хватило на значительное увеличение площади водоема.
Первый, самый маленький пруд зарастает незначительно. Около 10% его поверхности занято ряской маленькой (Lemna minor L.) с небольшим вкраплением