БОТАНІКА З ОСНОВАМИ ГІДРОБОТАНІКИ (ВОДНІ РОСЛИНИ УКРАЇНИ) - Б.Є. Якубенко - 2011

XIII. РОСЛИННІ ІНДИКАТОРИ ПОВЕРХНЕВИХ ВОД

Різні елементи гідросфери Землі тісно пов’язані з рослинним покри- вом. Тому рослинні індикатори можуть бути використані й за вивчення вод морів і океанів, поверхневих вод суші, сніжного покриву, підземних вод.

За вивчення поверхневих вод ботанічні показники використовують для характеристики водного середовища постійних і тимчасових водойм, а також поверхневого стоку з водорозділів.

Акваторії океанів, морів та озер. Склад і розподіл рослинності бентосу і планктону морів та озер є показником освітленості, температури, хімічного складу, маси органічної речовини, переміщення водних мас, льодового режиму [31, 120, 131]. Планктон слугує індикатором гідрологічного стану та походження вод, бентос - показником середнього гідрологічного режиму придонних шарів протягом тривалого часу [38].

Вертикальний розподіл підводної рослинності віддзеркалює зменшення освітленості зі збільшенням глибини. Вздовж узбережжя Чорного моря на верхній субліторалі від 0 до 3-5 м освітленість 10000080000 lux переважають найсвітлолюбивіші види (поліфоти): квіткові Zostera, зелені водорості - Ulva lactuca, види Cladophora, Enteromorpha з домішкою бурих - Dilophus repens, Padina pavonia і червоних - Ceramium ciliatum, Polysiphonia opaca [38]. Середню сублітораль від 3-5 до 10-15 м глибини з освітленням 40000-20000 lux займають помірно світлолюбиві водорості (мезофоти), переважно бурі: Cystoseira barbata, Dilophus fasciola, Nereia filiformis, Zanardinia prototypus з домішкою червоних - Ceramium rubrum. Нарешті, y нижній субліторалі й еліторалі на глибинах від 10-15 до 50-60 м, де освітлення падає до кількох сотень lux, поширені лише тінелюбні (умброфільні) червоні водорості - Phyllophora nervosa, Dasya pedicellata, Polysiphonia elongata, a також бурі - Ectocarpus siliculosus та ін. За глибиною розповсюдження полі- і мезофітних водоростей можна судити про прозорість води.

Для багатьох водоростей специфічна вузька температурна приуроченість (стенотермність), тому вони можуть бути використані як показники певних теплових властивостей води. Так, наприклад, кріофільна водорість Phaeocystis pouchetii з екологічним мінімумом 1,0° С, оптимумом 6° С і максимумом 11,6° С є характерним показником холодних полярних вод [31]. Холодостійкі види родів - Fucus, Bangia, Enteromorpha і термофільні водорості родів Trichodesmium та більшість Syracosphaera трапляються лише у теплих водах за температури близько 20° С. Типовими представниками тропічних вод є донні бурі водорості родів Sargassum, Sphacelaria, а також види родів Siphonaceae, Lithothamnium.

Зі ступенем мінералізації води тісно пов'язані солестійкі організми. Евгленова водорість Halosphaera viridis, наприклад, уникає недостатньо солоні води (нижче 30°/оо). Для солоних морських вод характерні угруповання бурих і червоних водоростей родів Fucus, Cystoseira, Laminaria, Macrocystis. Велика кількість водоростей вказує на мезогалобіонтні умови із засоленістю від 3 до 30°/оо. Багато водоростей слугують індикаторами прісних або слабко мінералізованих вод (до 3%), наприклад Rhizsolenia longyseta, види Spirogyra. У результаті різної чутливості водоростей до засолення їхній розподіл характеризує зміни вод різного ступеня мінералізації. У норвезьких фіордах з падінням засоленості послідовно зникають Fucus serratus, потім F. vesiculosus, F. sherardi і останнім F. ceranoides [98].

Планктонна «мозаїка» також відображає розподіл вод різної солоності. Чутливим індикатором вмісту хлоридів у засолених водах виявилися діатомові водорості [131]. Полігалинні діатомеї - Nitschia ovalis, Navicula longirostris - вказують на вміст Cl 60-80 г/л, a Nitschia frustulum розповсюджена за концентрації Cl 30-50 г/л. Відома велика кількість мезогалінніх водоростей - Amphora commutata, Nitschia apiculata, Melosira nummuloides - показників умісту Cl від 7 до 20 г/л (група а), або від 2 до 6 г/л (група в).

Нарешті, індикаторами низькою засоленості (Cl до 2 г/л) слугують Cyclotella meneghiniana, Thalassiosirafluviatilis.

В озерах також використовують рослини як індикатори хімічних властивостей води (насиченість органічними речовинами, засоленість легкорозчинними солями). У прісних озерах гумідної зони Європейської частини Російської федерації евтрофні води, які насичені гуміновими сполуками і мінеральними речовинами, супроводжуються багатою прибережної рослинністю з Oenanthe aquatica, Phragmites communis, Carex lasiocarpa, Menyanthes trifoliata, а також плаваючими Nuphar luteum, Nymphaea candida й зануреними рослинами у воду Sagittaria sagittifolia, Sparganium simplex. Оліготрофні, найчистіші бідні органічною речовиною води, характеризуются специфічною рослинністю з видів Isoetes lacustris, Sparganium affine, Litorella sp., Lobelia sp. Дістрофні води, насичені гуміновими сполуками, кислі, бідні на мінеральні речовини характерні для заболочених лісових і сфагнових торф’янистих територій. У бідних на поживні речовини водоймах перший прибережну смугу формують Eqisetum fluviatile, Carex acuta, зелені мохи, які далі у воді змінюються поясами рдесників, гірчака земноводного, їжачої голівки. В озерах арідної зони рослини слугують індикаторами мінералізації води. В озерах Північного Казахстану Sagittaria sagittifolia, Nymphaea candida, Stratiotes aloides є індикаторами прісних вод (Поляков, 1952). Інші рослини поширені в засолених озерах (понад 1 г/л): Myriophyllum verticillatum, Nymphoides peltata, Potamogeton compressus та ін.

Вивчення вертикального розміщення водоростей дає можливість охарактеризувати зміни температури й засоленості. Проводячи гідробіологічні дослідження в оз. Могильному (узбережжя Кольского півострова), С. О. Зернов [31] виявив, що у верхніх шарах (0-5 м) живуть прісноводні водорості родів Rivularia, Enteromorpha, Cladophora, а на глибині 8-13 м удосталь зростає полігалинна червона водорість Phyllophora brodiaei. Така вертикальна екологічна сумісність є показником двоярусної природи вод: зверху прісний ярус, внизу - засолений. Прикладом температурної ярусності може слугувати склад і розподіл водоростей Білого моря [35]. Так, у поверхневих відносно теплих (близько 10° С) шарах води поширені бореальні види Fucus vesiculosus, Laminaria sacharina, Ceramium rubrum. Глибше 20 м, у холодніших горизонтах, де панують нижчі температури, вони змінюються кріофільними арктичними видами Polysiphonia arctica, Ceratocolax hartzii Phyllophora interrapta.

Особливістю в розподілі морських водоростей характеризують напрямок та інтенсивність морських течій. Поява теплолюбивої флори у холодних місцях свідчить про наявність теплих течій. Так, поширення теплолюбної водорості Halosphaera viridis у холодному Карському морі дозволяє простежити теплі гілки Нордкапської течії [31]. Навпаки, поява холодолюбних водоростей у середніх широтах вказує на проникнення холодних полярних вод. Наприклад, біля західного узбережжя Південної Африки холодостійкі види родів Laminaria і Macrocystis використовують як індикатори вод холодної Бенгуельської течії [125].

Крім аномалій у розміщенні стенотермних видів, висновки про переміщення водних мас уможливлює вивчення географії водоростей різного ступеня галобіонтності. Прісноводні водорості поширені далеко від берега моря: проти дельт великих (Конго, Амазонка) і дрібних річок (р. Умба) [39], де характерні стокові течії, які опрісняють солоні морські води. Навпаки, полігалинні види проникають у солонуватоводні моря з океанічними водами (атлантичні гілки у Північному морі та ін.).

Гран у 1902 р. встановив, що багато планктонних організмів бувають відмінними індикаторами морських течій. Послідовним розвитком цих ідей стало вивчення планктону Північного моря та складання планктонної «мозаїки», що відображає генетичний склад вод [119, 131]. Автори виділили ряд гідрологічних районів і для кожного дано так названі керівні форми.

Розвиток водної рослинності засвідчує про вертикальне переміщення водних мас. Низхідні потоки, які супроводжують сильні течії, призводять до поліпшення аерації, сольового режиму глибинних шарів і «опусканню» ярусів рослинності. Показником таких явищ слугує поширення великих Phaeophyceae до більших глибин близько Оркнейських островів, біля тихоокеанського узбережжя Північної Америки [120]. З підняттям глибинних вод і збагаченням поверхневих шарів нітратами й фосфатами пов'язані місця найряснішого розвитку фітопланктону біля берегів Алжиру та Аравійського півострова [31]. У полярних морях, навпаки, мінімальна кількість фітопланктону фіксує підняття холодних вод до поверхні, а максимальне - опускання теплих шарів на глибину [38].

В арктичних районах склад фітопланктону може бути використаний як індикатор льодового режиму морів [38]. У цих морях розвиток водоростей починається з того моменту, коли поверхня звільняється від льоду. Отже, ступінь або стадія розвитку планктону свідчить про терміни існування «відкритого» моря. Масовий розвиток «весняних» видів, переважно діатомових, із великим вмістом хлорофілу свідчить про недавнє танення льоду - близько 15-20 днів тому. Причому «ранньовесняні» діатомові - Thalassiosira gravida, Achnanthes taeniata, Fraguaria oceanica, F. islandica - розвиваються протягом першої декади, а «пізньовесняні» - Chaetoceros socialis, Ch. fuzcellatus - у другу декаду після очищення поверхні моря. Це масове «весняне цвітіння» океану сприяє витрачанню основного запасу поживних речовин у воді, змінюється потім аспектом із переважанням перидіней і незначною кількістю діатомових. Індикатором тривалого (не менше місяця) звільнення води від льоду слугує масовий розвиток «літнього» планктону з малою кількістю хлорофілу - Peridineum pellucidum, P. brevipes та ін. з домішкою безбарвних діатомей - Nitschia seriata, Chaetoceros mitra.

Прибережно-водну й занурену рослинність можна використовувати як показник гідродинамічних умов в акваторіях озер, річок і водосховищ [13].

У водосховищах і великих річках при невеликих течіях води (до 0,050,07 м/сек) у помірних хвилях розвиваються смуги рослинних угруповань різноманітного складу: комиш озерний (Scirpus lacustris), рогіз широколистий (Typha latifolia), глечики жовті (Nuphar luteum), водопериця колосиста (Myriophyllum spicatum) та ін. На ділянках з швидкою течією (0,07-0,20 м/сек) залишаються лише чисті зарості очерету звичайного (Phragmites communis), а із занурених - рдесник коливаючий (Potamogeton fluitans), образки болотні (Callapalustris).

Наявність заростей прибережно-водної рослинності вказує на значне послаблення впливу хвиль на берег. Так, зарості очерету середньої густоти на кожен 1 м ширини гасить хвилі на 4-7 % , а підвищеної густоти - на 20 % і зменшують величину динамічного тиску хвилі на берег до 60%. Декілька рядів чагарникових верб (Salix triandra, S. cinerea) повністю гасять хвилі висотою 0,5-0,6 м і вище. Значно менша хвилезахисна роль дерев.

Зарості занурених рослин гальмують рух води у руслі. Водні рослини за інших рівних умов знижують швидкість течії води на 25% і більше у порівнянні зі швидкістю на вільному від рослин ділянці річки.