XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Причины и характерные черты зарастания реки Урал в районе г. Оренбурга

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Шмыков Е.В. 1

---

1ФГКОУ Оренбургское ПКУ

Мартынов А.Н. 1Мартынова А.Н. 1

---

1ФГКОУ Оренбургское ПКУ

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

В последние годы существенно ухудшилось экологическое состояние реки Урал. Наблюдается обмеление реки, зарастание и заиливание ее русла, образование многочисленных островов, замусоривание, как береговой полосы, так и поверхностной глади.

Целью исследования стало выявление характерных особенностей и причин зарастания русла реки Урал в пределах города Оренбурга. Для ее достижения проводились морфометрические и гидрологические исследования (глубина, ширина, скорость течения) на двух участках русла, отличающихся степенью зарастания; определение видового состава, частоты встречаемости и характер распределения водных и прибрежно-водных растений.

Проведенное исследование показало, что природными факторами, способствующими зарастанию акватории Урала в районе г. Оренбурга, являются малая глубина реки, низкая скорость течения, резкие колебания уровня воды в реке по сезонам года и жаркое продолжительное лето, приводящее к прогреванию воды. Влияние антропогенных факторов проявляется в зарегулировании стока реки Урал, интенсивном водозаборе на сельскохозяйственные и жилищно-коммунальные нужды, что приводит к уменьшению водности реки.

Наибольшую роль в зарастании акватории играют различные виды рдеста и уруть колосистая. Среди прибрежно-водных растений преобладают тростник южный или обыкновенный, осока острая и поручейница водная. Площадь зарослей составляет более 50% акватории (русло сильно заросшее). Характер зарастания определяется как прибрежно-фрагментарный.

Введение

Неудовлетворительная экологическая обстановка речных бассейнов в районах с высоким уровнем развития сельского хозяйства, в пределах урбанизированных зон часто проявляется в обмелении, зарастании и заилении русел рек. В настоящее время эта проблема стала актуальной и для реки Урал, главного водотока Оренбургской области. Увеличение безвозвратных потерь воды, наличие Ириклинского водохранилища в совокупности с природно-климатическими особенностями бассейна реки в пределах Оренбургской области привело к ухудшению экологического состояния Урала.

Обследование участка реки Урал в пределах города Оренбурга выявило обмеление, зарастание и заиление русла, образование островов, замусоривание береговой линии и другие негативные процессы, которые наиболее активно проявляются в районе муниципального пляжа г. Оренбурга. Увеличение количества водной растительности снижает возможности для активного отдыха на воде или делает его вообще невозможным, что, конечно, вызывает беспокойство горожан и требует изучения. Для сравнения был выбран участок реки Урал в районе пляжа «Форштадт», на котором вышеназванные процессы не выражены.

Целью исследования стало выявление характерных особенностей и причин зарастания русла реки Урал в пределах города Оренбурга. Мы предположили, что на характер зарастания акватории реки оказывают влияние особенности ее русла и скорость течения.

Задачи исследования:

Провести морфометрические исследования участков русла реки Урал в пределах муниципального пляжа и пляжа «Форштадт» г. Оренбурга.

Произвести картирование растительности на протяжении исследуемых участков русла реки Урал.

Оценить возможное влияние особенностей русла реки на зарастание участка.

Определить видовой состав водных и прибрежно-водных растений, сообщества которых вызывают зарастание реки Урал в районе муниципального пляжа г. Оренбурга; оценить частоту их встречаемости; установить характер распределения и размеры зарослей.

Определить степень и тип зарастания реки Урал в районе муниципального пляжа г. Оренбурга.

Глава 1. Методика проведения исследования

Среди экологических факторов, влияющих на зарастание, большое значение имеют морфометрические и гидрологические характеристики реки.

При проведении морфометрических исследований в полевых условиях определялись скорость течения реки, ширина и глубина русла. На основании полученных данных построены поперечные профили русла реки.

Определение скорости течения реки осуществлялось с помощью поплавка, которым служил спил ветки дерева. На берегу были отмерены три отрезка по 100 метров. Секундомером замерялось время прохождения поплавка на каждом из отрезков, затем вычислена средняя скорость воды в реке на исследуемом участке.

Ширина реки определялась методом подобия треугольников.

Глубину реки измеряли шестом длиной 1,5 м. Фиксировали сведения о дне реки (илистое или песчаное), характер донной растительности.

В ходе исследования составлялся список водных и прибрежно-водных растений, определялся их экотип по В. Г. Папченкову [3, 24 с.]:

гидрофиты (настоящие водные растения),

гелофиты (воздушно-водные растения, произрастающие у берегов до глубины 1,0-1,2 м),

гигрогелофиты (встречаются на отмелях при глубине до 20-40 см),

гигрофиты (занимают средние уровни береговой зоны затопления),

гигромезо- и мезофиты (характерны для высоких уровней береговой зоны затопления и для зоны заплеска).

Частота встречаемости видов оценивалась по 5-бальной шкале: 1 - вид редкий, 2 - вид изредка встречаемый; 3 - вид с умеренной встречаемостью; 4 - часто встречаемый вид; 5 - обычный, очень часто встречаемый вид [4, 22 с.].

Для определения характера распределения растений, вызывающих зарастание реки, производилось картирование на протяжении исследуемых участков русла реки Урал. Определение расположения и размеров зарослей проводилось глазомерно.

Для определения степени зарастания р. Урал использовалась 8-балльная шкала, предложенная В. Г. Папченковым [5, с. 19]: 1 балл — не заросшие или почти не заросшие — площадь зарослей менее 1 % от площади акватории; 2 — очень слабо заросшие — 1–5 %; 2 — слабо заросшие — 6–10 %; 4 — умеренно заросшие — 11–25 %; 5 — значительно заросшие — 26–40 %; 6 — сильно заросшие — 41–65 %; 7 — очень сильно заросшие — 66–95 %; 8 — сплошь заросшие — 96–100 %.

Определение типа зарастания реки Урал проведено с использованием схемы З. В. Синкявичене [8, с. 18]: 1) зарастание единичными растениями или сильно фрагментированное зарастание; 2) фрагментарное зарастание; 3) прибрежное зарастание; 4) прибрежно-фрагментарное зарастание; 5) сплошное зарастание.

Глава 2. Характеристика русла реки Урал на исследуемых участках

В районе муниципального пляжа река течет в направлении с северо-востока на юго-запад. Общая площадь исследуемого участка составляет 3 га. Правый берег реки крутой, обрывистый, сложенный розовым песчаником, аргиллитами и алевролитами. Пойма реки по правому берегу изменена в результате строительства пешеходной зоны набережной. Пляж располагается на правом берегу узкой полосой шириной 15-20 м и длиной 300 м. Верхний слой пляжа образует песок, ежегодно насыпаемый для улучшения его свойств, имеет толщину 10 см. Под ним располагается песчано-галечниковый пляж, представляющий аллювиальные отложения реки. В пойме на левом берегу находится пойменный лес – Зауральная роща.

В этом месте русло Урала имеет ширину от 100 до 120 метров. Измерение скорости течения показало его увеличение от 0,08 м/с в верхнем створе до 0,2м/с в нижнем створе.

На поперечном профиле русла реки (приложение 1) видно, что глубины у правого берега меньше, чем у левого. Особенно большая разница наблюдается в верхней части участка, где перепад глубин достигает 125. Максимальная глубина измерена в нижней части и составляет 150 см.

В верхней части участка вдоль правого берега находится перекат, постепенно сужающийся вниз по течению и отсутствующий на профиле нижней части участка. Здесь наблюдаются глубины от 15 см. до 45 см. Дно реки песчано-илистое (ил накапливается в местах скопления водорослей). Перекат разделяет русло реки на две неравные части, отличающиеся глубиной, и влияет на распределение потока воды в русле.

Вдоль левого берега проходит линия наибольших глубин: от 130 до 150 м. В нижней части участка она смещается от левого берега на середину русла. Здесь проходит наибольшее количество воды и происходит промыв дна реки. Дно реки песчаное, но ближе к берегу наблюдаются значительные иловые отложения в зоне прибрежной растительности.

В районе пляжа «Форштадт» река течет в направлении с юга на северо-запад, образуя излучину. Правый берег реки крутой, обрывистый. Пойма реки по правому берегу не изменена. Пляж располагается на правом берегу узкой полосой шириной 5 м и длиной 120 м - песчано-галечниковый пляж, представляющий аллювиальные отложения реки. В пойме на левом берегу находится пойменный лес – Зауральная роща.

В этом месте русло Урала имеет ширину от 40 до 60 метров. Измерение скорости течения показало значение 0.7 м/с.

На поперечном профиле русла реки (приложение 3) видно, что глубины у правого берега больше, чем у левого. Максимальная глубина измерена в верхней части и составляет 120 см.

Вдоль правого берега проходит линия наибольших глубин: от 100 до 120 см. И прослеживается далее вниз по течению. Дно реки песчано-галечниковое. Маломощные скопления ила отмечены в зоне прибрежной растительности.

Морфометрические характеристики реки в районе муниципального пляжа способствуют процессам зарастания: слабое течение (менее 0,5 м/с), малые глубины, способствующие сильному прогреванию воды в летний период времени, наличие слабых уклонов дна.

Морфометрические характеристики реки в районе пляжа «Форштадт» неблагоприятны для развития процесса зарастания: форма русла – изгиб реки, сужение русла приводит к образованию более сильного течения (скорость - 0.7 м/с), интенсивному перемешиванию слоев воды на данном участке.

В целом, гидрологический режим реки Урал, характеризующийся продолжительной летней меженью и ослабленным промывом в осенний и зимний сезоны года, способствует накоплению иловых частиц на дне, и росту водорослей. Отсутствие в 2018 и 2019 годах интенсивных весенних паводков усилило данные процессы.

Глава 3. Характеристика водной и прибрежно-водной растительности реки Урал в районе муниципального пляжа г. Оренбурга

Изучение водной растительности реки Урал в районе муниципального пляжа г. Оренбурга проводилось в летом (июль-август 2019 и 2020 года) в период наиболее активного развития растений.

Исследование показало, что в зарастании реки Урал в центральной части г. Оренбурга принимают участие, в основном, покрытосеменные растения и сине-зелёные водоросли.

Видовой состав растений, участвующих в зарастании, их экология, частота встречаемости и глубина распределения представлены в приложении 7.

Наибольшим видовым разнообразием отличаются гигрофиты и гигромезофиты, произрастающие вблизи уреза воды, на долю которых приходится 52% видового состава. Поскольку они регулярно скашиваются в районе муниципального пляжа, преобладают, в основном, низкорослые формы. Выше и ниже пляжа по течению реки Урал заросли тростника южного и ивы белой достигают высоты 3-4 метров.

На долю гидрофитов приходится 19%, гелофитов – 15% видового состава. Но большинство наиболее часто встречаемых растений относятся именно к этим двум экотипам и играют ведущую роль в зарастании реки Урал.

Примерно 30% акватории в 2019 и примерно 10% в 2020 году было занято колониями сине-зеленых водорослей Microcystis aeruginosa, видных невооруженным глазом (определение видовой принадлежности производилось с помощь микроскопа при увеличении в 800 раз).

Из гидрофитов, погружённых укореняющихся наибольшее распространение в изученной акватории имеют сообщества, образованные рдестом гребенчатым и урутью колосистой. Располагаются они на глубине 0,5–0,5 м, образуя в прибрежной зоне и в середине реки сплошной ковер. Сообщества, образуемые рдестом пронзённолистным, более заметны у правого берега. Все эти растения активно развиваются при наличии большого количества питательных веществ, в том числе, органических загрязнителей и хорошо разрастаются в медленнотекущих водах, богатых известью. Размножаются быстро и зимуют на дне водоема в виде корневищ и зимующих почек, поэтому бороться с ними простой чисткой нецелесообразно.

Площадь зарослей составляет более 50% акватории (приложение 4). Таким образом, русло является сильно заросшим. Сообщества водных и воздушно-водных растений в русле реки Урал в районе муниципального пляжа г. Оренбурга располагаются вдоль всего берега прерывистой или сплошной полосой, а также образуют заросли в середине реки, что позволяет определить характер зарастания как прибрежно-фрагментарный.

Заключение

Зарастание реки — это естественный процесс, зависящий от множества факторов. Проведенная работа показала, что природными факторами, способствующими данному процессу в русле реки Урал, являются малая глубина реки, низкая скорость течения, резкие колебания уровня воды в реке по сезонам года и жаркое продолжительное лето, приводящее к прогреванию воды. Влияние антропогенных факторов проявляется в зарегулировании стока реки Урал (Ириклинское водохранилище), интенсивном водозаборе на сельскохозяйственные (орошаемое земледелие, дачные участки) и жилищно-коммунальные нужды, что приводит к уменьшению водности реки.

Выявить факторы, определяющие зарастание реки Урал, позволила сравнительная характеристика морфометрических показателей ее русла в районе муниципального пляжа г. Оренбурга, где процесс зарастания идет наиболее интенсивно из-за низкой скорости течения (менее 0,5 м/с) и малых глубин, способствующих сильному прогреванию воды в летний период времени, а также в районе пляжа «Форштадт», где скорость течения реки выше (0,7 м/с) из-за значительного сужения русла, происходит интенсивное перемешивание слоев воды вследствие образования излучины и процессы зарастания не выражены.

Наибольшую роль в зарастании акватории реки играют следующие виды растений: рдест гребенчатый, рдест пронзеннолистный, уруть колосистая, а также колонии сине-зеленых водорослей Microcystis aeruginosa. Среди прибрежно-водных растений преобладают тростник южный или обыкновенный, осока острая и поручейница водная. Площадь зарослей составляет более 50% акватории (русло сильно заросшее). Сообщества водных и воздушно-водных растений в русле реки Урал в районе муниципального пляжа г. Оренбурга располагаются вдоль всего берега прерывистой или сплошной полосой, а также образуют заросли в середине реки, что позволяет определить характер зарастания как прибрежно-фрагментарный.

Список литературы:

Ахмеденов К.М., Абишева С.Х., Бауединова Г.К., Бибишева И.И. Анализ многолетних данных гидрохимического апробирования реки Урал. Степи Евразии. Материалы VII международного симпозиума. - Оренбург: ПД "Димур", 2015. - 996 с.

В Оренбурге зафиксировали рекордно низкий уровень воды в реке Урал за последние 50 лет [Электронный ресурс] URL: https://tass.ru/v-strane/6851913

Папченков В. Г. Гидроботаника: методология, методы: Материалы Школы по гидроботанике (п. Борок, 8—12 апреля 2003 г.). Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати», 2003. 188 с.

Папченков В. Г. Растительный покров водоёмов и водотоков Среднего Поволжья. Ярославль, 2001. 214 с.].

Папченков В. Г. Закономерности зарастания водотоков и водоемов // Экология. 2003. № 1. С. 18–22

Река Урал. [Электронный ресурс] URL:http://orenkraeved.ru/vodnye-resursy/reki-orenburgskoj-oblasti/75-reka-ural.html

Русскин. Г.А. География Оренбургской области: Природные условия и природные ресурсы: Учебное пособие. – Оренбург. Изд-во ООИПКРО, 2003. – 163 с.

Синкявичене З. В. Характеристика растительности средних и малых рек Литвы. Автореф. дис. канд. биол. наук. Вильнюс, 1992. 28 с.

Экскурсии на водоемы [Электронный ресурс] URL: https://poisk-ru.ru/s8533t2.html

Приложение 1.

Поперечный профиль русла реки Урал

в районе муниципального пляжа г. Оренбурга

Масштаб

вертикальный 1см - 20 см.

горизонтальный 1см – 10 м.

Створ 1

Правый берег

Створ 2

Правый берег

Створ 3

Правый берег

Створ 4

Правый берег

Створ 5

Правый берег

Приложение 2.

Результаты измерения скорости реки

Приложение 3.

Поперечный профиль русла реки Урал в районе «Форштадт»

Масштаб

вертикальный 1см - 20 см.

г оризонтальный 1см – 10 м.

Створ 1

Левый берег

Левый берег

С твор 2

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Прибрежно-водная растительность в районе муниципального пляжа

г. Оренбурга

Приложение 7

Видовой состав и экологическая характеристика растений,

вызывающих зарастание реки Урал