Научные статьи

Изменившийся цвет воды, снижение её прозрачности, участившиеся случаи массовых заморов рыбы – свидетельства ухудшения экологической ситуации на озере Светлояр. Вероятная причина – токсический удар по озёрной экосистеме в результате бурного развития планктонной водоросли Anabaena flos-aquae жарким летом 2010 года. Массовая гибель гидробионтов (включая рыб) от отравления привела к обогащению воды и донных отложений озера биогенными элементами. Резкое увеличение доступных питательных веществ обусловило вспышки численности планктона и «цветение» воды. Отмирание повышенного количества организмов ежегодно приводит к быстрому сокращению запасов кислорода в озере в подлёдный период и очередному замору рыбы.

Как скоро Светлояр оправится от токсического удара 2010 года, присутствуют ли токсические вещества в озёрных водах, не безопасно ли купание в озере? На эти вопросы пока ясного ответа нет.

Озеро Светлояр – известный, пожалуй, каждому нижегородцу памятник истории и природы, является одним из наиболее привлекательных и посещаемых водных объектов нашей области. Многочисленные толпы посетителей скапливаются на его берегах в дни христианских праздников. Легенда о затонувшем в водах Светлояра Китеж-граде живёт и ещё долго будет жить среди русского народа, что служит магнитом для привлечения на водоём всё новых и новых посетителей. Создание вокруг озера соответствующей инфраструктуры (рассчитанная на сотни машин стоянка автомобилей, гостиницы, позволяющие размещать сотни людей), политика областного и районного руководства, направленная на развитие туризма – всё это способствует и будет способствовать росту числа посетителей озера.

Поэтому возникает закономерный вопрос: а не приведёт ли увеличение антропогенной нагрузки на берега Светлояра к ухудшению состояния самого озера, в частности, качества воды в нём? Известно, что Светлояр славился чистотой и прозрачностью своих вод. Считалось обычным брать с собой, увозить воду озера и хранить её, удивляясь тому, что вода многие месяцы, а то и годы сохраняла свою свежесть. Исследователи, проводившие наблюдения за Светлояром в семидесятых годах XX-го столетия, констатировали, что опускаемый в толщу озера белый диск остаётся видимым до глубины 6 метров, тогда как на большинстве других озёр Нижегородского Заволжья диск становится не виден глубже 1–2 м. Это свидетельство того, что озеро питается чистыми ключевыми водами подземных источников, содержащими малое количество органических веществ, ухудшающих качество воды. При малом содержании органики в водах озера всегда содержалось большое количество кислорода. Поэтому-то в Светлояре обитали требовательные к высокому содержанию кислорода речные виды рыб (пескарь, язь, елец), речные раки, а также индикаторы вод повышенной чистоты – инфузории (стокензия, спиростомум и бурсария), занесённые в Красную книгу Нижегородской области.

Озеро и его водосбор представляют собой единую, тесно взаимосвязанную систему. Изменения, происходящие на водосборе, отражаются на состоянии самого озера, его экосистемы. Поэтому-то озёра и являются удобными и одними из наиболее подходящих объектов для экологического мониторинга. Светлояру, как особо охраняемому объекту федерального уровня, давно уделяют внимание, как нижегородские ученые-экологи, так и природоохранные структуры. Слежение за экологическим состоянием озера велось под руководством Администрации памятника природы «Озера Светлояр», а в настоящее время – руководства природного парка «Воскресенское Поветлужье». В периоды 2000–2004 гг. и 2010–2014 гг. на Светлояре проводились регулярные работы по слежению за температурным, кислородным режимом, водородным показателем (рН) и прозрачностью его вод. Кроме этого, велись гидробиологические наблюдения: отбирались пробы фитопланктона и зоопланктона, оценивалась интенсивность процессов синтеза и распада органического вещества. Что же выявили эти наблюдения?

Оказалось, что за годы в пределах вышеуказанных периодов в экосистеме озера Светлояр произошли существенные изменения. Первое и наиболее заметное из них – это значительное уменьшение прозрачности вод, определяемой по белому диску. Если раньше она доходила до 6 м, то сейчас не превышает 4 м. Изменился и цвет воды, что особенно заметно в летний период. Голубая окраска его вод сменилась на светло-зелёную, каковую придают ей бурно развивающиеся водоросли фитопланктона. Не наблюдавшееся раньше в Светлояре «цветение» воды последние годы стало обычным явлением.

Как было выявлено экспедициями второй половины ХХ века в водной толще Светлояра существуют три зоны, расположенные на разных глубинах. Можно сказать, что это три различные по своему качественному составу (в первую очередь по газовому режиму) водные массы. Нижняя водная масса – это имеющие интенсивно коричневую окраску воды, содержащие большое количество сероводорода (глубины от 19 м до дна, практически не изменяющиеся ни по годам, ни по сезонам); средняя водная масса, характеризующаяся почти полным отсутствием как сероводорода так и кислорода (она расположена на глубинах от 19 до 11 м, верхняя граница её изменяется как год от года так и по сезонам) и верхняя водная масса, содержащая малоокрашенные, прозрачные, практически бесцветные воды с необходимым для жизни организмов количеством кислорода. Соответственно этому в Светлояре выделялись две зоны: аэробная (где возможно дыхание организмов) и анаэробная (где дыхание организмов невозможно). Как показали наблюдения, выполненные осенью 2014 г., анаэробная зона в озере Светлояр за последнее десятилетие поднялась с глубины 16,1 м до глубины 12,8 м, то есть на 3,3 м вверх. За счёт чего выросла анаэробная зона? За счёт сокращения верхней аэробной зоны. Обусловлено это главным образом увеличением количества органического вещества, оседающего в нижние слои водной толщи в результате отмирания многочисленных мельчайших планктонных организмов, как растительных, так и животных. Почему их стало больше оседать на дно? Потому, что возросла их численность в озере. А почему, в свою очередь, возросла их численность? Видимо, в воде появилось значительное количество питательных веществ, способствующих развитию планктона. В первую очередь это так называемые биогенные элементы – азот и фосфор. Откуда же взялись в избыточном количестве азот и фосфор? Могли ли они поступить с водосбора?

Тот, кто был на озере Светлояр, представляет, что водосбор его очень небольшой. С севера к озеру примыкает болото, сквозь которое проходит канава, осуществляющая сброс избытка воды из озера. Заметное течение в ней имеет место лишь в весенний период. С юга и юго-востока к озеру примыкают высокие холмы, в ложбинах меж которых, опять же лишь весной, протекают два ручья. Летом озеро питается водами ключей, выходы которых обнаруживаются рядом с урезом воды на южном берегу, и скрыты под водой в южной части котловины.

Как правило, значительное количество биогенных элементов попадает в воды тех озёр, водосбор которых включает сельскохозяйственные угодья, куда вносятся содержащие азот и фосфор удобрения; водными потоками весной или летом дождевыми водами они привносятся в водоём. Но никаких полей на берегах Светлояра давно нет.

Возможно ли привнесение большого количества биогенов с купальщиками? Научными исследованиями, проводившимися на различных водоёмах средней полосы России, установлено, что за купальный сезон каждый купающийся вносит в водоем в среднем 75 мг общего фосфора и 695 мг общего азота. Кроме биогенных элементов человек в течение 10 мин купания вносит в воду более 3 млрд. сапрофитных бактерий и от 100 тыс. до 20 млн. кишечных палочек. Возможно, резко возросшее число купающихся граждан привело к значительному обогащению вод озера биогенными элементами? Рост числа отдыхающих на Светлояре действительно имел место. Однако, далеко не все они погружаются в воду. Купается народ лишь в жаркие летние дни, как правило, со второй половины июня по начало августа. Купались на Светлояре и раньше. На его берегах в 1960-е годы размещался пионерлагерь, стояли даже специальные вышки для прыжков в воду. Но никогда это не приводило к резкому ухудшению качества светлоярской воды.

На наш взгляд пролить свет на происходящие события поможет находка студентки кафедры ботаники Нижегородского госуниверситета им. Н.И. Лобачевского Людмилы Костериной, изучавшей растительный планктон озера в 2010–2011 годах. Вот что она сообщила в своём докладе на студенческой конференции: «Впервые за все годы исследования в озере Светлояр отмечалось массовое развитие токсичного вида Anabaenaflos-aquae (Lyngb.) Bréb., способного продуцировать опасные для человека и животных нейротоксиныВ период максимального своего развития, приуроченного к 13 сентября 2010 г., биомасса A. flos-aquae достигала 31.36 г/м³, численность 269.00 млн кл./л, что в 13 раз превышает рекомендуемый ориентировочный уровень цианопрокариотных клеток /дм³ в водоёмах по данным Всемирной организации здравоохранения». Не случайно после купания в озере в больницу с. Владимирского в 2010 году обратилось около десяти человек.

Таким образом, можно сказать, что в год аномально жаркого и сухого лета 2010 года по экосистеме озера Светлояр был произведён токсический удар. В озере появились токсические вещества, которые привели к отравлению многих групп водных организмов, включая рыб, что крайне важно для понимания дальнейших событий, развернувшихся в озёрной экосистеме. Гибель рыбы на Светлояре имела место не только в подлёдный период 2010–2011 гг., но и в зимы 2011–2012 гг. и 2014–2015 гг. Посетившим в эти годы Светлояр водолазам удалось заснять на видео остатки рыб разных размеров (включая и многокилограммовых щук), устилающие дно озеро. Мелкую и среднюю рыбу, уже частично разложившуюся и занесённую илом, можно и сейчас наблюдать в прибрежной зоне.

Согласно данных ведущего специалиста Института озёрного и речного рыбного хозяйства, проводившего оценку ихтиомассы озёр Северо-Запада России Г.П. Руденко средняя биомасса рыб в озёрах мезотрофного типа (среднего уровня продуктивности) таёжной зоны Европейской части России (к каковым относится Светлояр) – около 150 кг/га. При площади озера 12,56 га запас рыбы в озере Светлояр можно оценить в 1 тонну 880 кг. Несомненно, эти подсчёты грубы, поэтому, чтобы не сильно ошибиться, допустим, что запас рыбы в Светлояре составляет от полутора до двух тонн. В результате токсического отравления если не вся, то значительная доля этой ихтиомассы осела на дно, привнеся с собой огромное количество органического вещества. Начавшиеся процессы разложения этого вещества потребовали дополнительных расходов кислорода, его изъятия из водной толщи. Поэтому кислород и исчез из тех глубин, где он раньше содержался, и возросла в размерах анаэробная зона. Возможно, увеличилась и сероводородная зона, не поднимающаяся раньше выше глубины 19 м. Произошло обогащение и водной толщи биогенными элементами.

Остаётся загадкой наличие или отсутствие токсических веществ в водах озера Светлояр в настоящий период. Важно определение их точного количества. Это необходимо знать как для оценки состояния экосистемы озера, уровня развития составляющих его сообществ и прогноза дальнейшего экологического состояния озера, так и в плане рекреационного использования водоёма. При наличии в воде значительных количеств токсических веществ купание в Светлояре может быть не безопасно. За присутствие токсикантов на протяжении последующих после 2010 года лет свидетельствует продолжающаяся гибель рыбы в зимний период. Возможно, сказывается дефицит кислорода. Вероятнее же всего, что к гибели рыбы приводят как токсическое загрязнение водной среды, так и кислородное голодание.

Несмотря на то, что Светлояр является одним из самых известных и хорошо изученных озёр Нижегородской области, до сих пор остаются неизвестными его некоторые важные гидрологические показатели. Одним из наиболее существенных параметров, характеризующих озеро, является «условный водообмен» – показатель показывающий за какой период времени в водоёме происходит полная смена водной массы. Зная её, мы могли бы с уверенностью сказать за какой срок из озера обязательно должны выйти все загрязнители или токсиканты и сделать вывод о том остались они в озере с 2010 года или образовались вновь в последующие годы. К сожалению, эксплуатация озёр, их хозяйственное освоение почти всегда значительно опережают их изучение, что приводит к грубым ошибкам со стороны человека, и, как следствие, к ухудшению экологического состояния озёр и даже их исчезновению.

Прежде чем развивать туризм на Светлояре и вокруг него надо было в первую очередь определить его «экологическую ёмкость», то есть запас прочности или степень устойчивости оцениваемые размером антропогенной нагрузки, который способна выдержать озёрная экосистема, не выходя из состояния равновесия. Эта оценка обязательно должна учитывать и возможные природные аномалии, наподобие той, что случилась в 2010 году. В данном случае мы столкнулись с тем, что антропогенная нагрузка «наложилась» на природную аномалию. Сочетание обоих факторов привело к тому, что озёрная экосистема получила серьёзный удар и была выведена из равновесия. Был нарушен медленный и равномерный процесс олиготрофно-эвтрофной сукцессии, свойственный озёрам средней полосы России и длящийся столетиями, а в случае глубоких озёр и тысячелетиями. Процесс эвтрофикации, следствием которого было бы падение прозрачности воды с 6 до 4 м, занял бы не одну сотню, а скорее всего и не менее тысячи лет. В нашем случае это произошло менее чем за десятилетие. Вернётся ли Светлояр к своему недавнему состоянию, покажет время.  

Научный сотрудник заповедника «Керженский»Баянов Н.Г.