sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2019-3-371-383sevin-165Research ArticleСтатьиНекоторые подходы к оценке экологического состояния разнотипных водохранилищ на основе взаимосвязи основных гидрохимических параметровSome Approaches to the Assessment of the Ecological State of Different-Type Reservoirs Based on the Relationship among their Main Hydrochemical Parametershttps://orcid.org/0000-0003-1072-7046ШашуловскаяЕ. А.ShashulovskayaE. A.

410002, Саратов, Чернышевского, 152.

Elena A. Shashulovskaya.

152 Chernyshevskogo St., Saratov 410002.

shash.elena2010@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0875-6358МосияшС. А.MosiyashS. A.

410002, Саратов, Чернышевского, 152.

Svetlana A. Mosiyash.

152 Chernyshevskogo St., Saratov 410002.

shash.elena2010@yandex.ruВсероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии, Саратовский филиалРоссияRussian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography, Saratov branchRussian Federation20193112201903371383Copyright © Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., 20202020Шашуловская Е.А., Мосияш С.А.Shashulovskaya E.A., Mosiyash S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/165

Сделана попытка оценить состояние и тенденции развития экосистем разнотипных водохранилищ Европы и Азии (замыкающих Волжский каскад – Саратовского и Волгоградского, а также самого крупного на р. Урал Ириклинского) на основе взаимосвязи базовых гидрохимических параметров. Экологическое состояние водоёмов рассматривали с позиции устойчивости их  экосистем, которую оценивали с  помощью некоторых статистических подходов, основанных на данных многолетнего мониторинга. Рассчитывали удельный вес изменчивости главных компонент и показатель пластичности (надежности), соответствующий усредненному модулю коэффициентов корреляции гидрохимических параметров. Для качественной оценки состояния водных экосистем, характеризующихся  большим числом гидрохимических параметров, применили метод функции желательности, который позволил свернуть большое количество информации и преодолеть проблему размерности. Результаты применения рассчитанных статистических индексов позволяют рассматривать объем водного стока и летнюю температуру воды в качестве основных факторов, влияющих на содержание базовых гидрохимических ингредиентов в Волгоградском и Ириклинском водохранилищах. Гидрохимический режим Саратовского водохранилища, вследствие его высокой проточности, определяется главным образом водами, поступающими из накопительного Куйбышевского водохранилища, в связи с чем подобные зависимости не установлены. За исследуемый период энтропийный индекс в волжских водохранилищах колеблется на одном уровне, в Ириклинском – он достоверно увеличивается. Наибольшими величинами пластичности характеризуется Ириклинское водохранилище, обладающее наибольшей пространственной и сезонной гетерогенностью водной среды. За исследуемый период наметились тенденции увеличения пластичности в Саратовском водохранилище и уменьшения в Ириклинском. Снижение показателя функции желательности свидетельствует о некоторой дестабилизации их экосистем.

An attempt has been made to assess the status and trends of ecosystems of differenttype reservoirs in Europe and Asia (the Saratov and Volgograd ones, closing the Volga cascade, and the Iriklinsky one, which is the largest on the Ural river) on the basis of the relationship of basic hydrochemical parameters. The ecological status of water bodies was considered from the position of the stability of their ecosystems, which was evaluated using some statistical approaches based on the data of long-term monitoring. The proportion of variability of the main components, the index of plasticity (reliability) corresponding to the average module of the correlation coefficients of hydrochemical parameters were calculated. The desirability function method for qualitative assessment of aquatic ecosystems, characterized by a large number of hydrochemical parameters, was applied. This method allowed minimizing a large amount of information and overcoming the dimension problem. The results of the application of the calculated statistical indices allow us to consider the volume of water flow and summer water temperature as the main factors affecting the content of basic hydrochemical ingredients in the Volgograd and Iriklin reservoirs. The hydrochemical regime of the Saratov reservoir, due to its high flow rate, is determined mainly by the waters coming from the Kuibyshev storage reservoir, and therefore such dependencies were not established. During the study period, the entropy index in the Volga reservoirs fluctuated at the same level, but significantly increased in the Iriklinsky one. The highest values of plasticity are characteristic for the Iriklinsky reservoir, which has the greatest spatial and seasonal heterogeneity of its aquatic environment. During the study period, there have been trends of increasing plasticity in the Saratov reservoir and decreasing in the Iriklinsky one. A decrease in the desirability function indicates some destabilization of their ecosystems.

гидрохимические компонентыгодовой стокВолгоградское водохранилищеСаратовское водохранилищеИриклинское водохранилищеметод главных компонентустойчивостьфункция желательностиhydrochemical componentsannual flowVolgograd reservoirSaratov reservoirIriklinsky reservoirprincipal component methodstabilitydesirability functionReferencesАйвазян С. А., Бухштабер В. М., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика: классификация и снижение размерности. М. : Финансы и статистика, 1989. 333 с.Aivazyan S. A., Buchstaber V. M., Enyukov I. S., Meshalkin L. D. Prikladnaia statistika: klassifikatsiia i snizhenie razmernosti [Applied Statistics: Classification and Dimension Reduction]. Moscow, Finance and statistics Publ., 1989. 333 p. (in Russian).Волжская ГЭС. Волжский, 2018. URL: http://www.volges.rushydro.ru/ (дата обращения: 16.05.2018).Volzhskaia GES [Volzhskaya hydroelectric power station]. Volzhskii, 2018. Available at: http://www.volges.rushydro.ru/ (accessed 16 May 2018) (in Russian).Гелашвили Д. Б., Королев А. А., Басуров В. А. Зонирование территории по степени нагрузки сточными водами с помощью обобщенной функции желательности // Поволж. экол. журн. 2006. № 2/3. С. 129 – 138.Gelashvili D. B., Korolev A. A., Basurov V. A. Zoning of the Territory According to the Degree of Load of Sewage With the Help of Generalized Desirability Function. Povolzhskiy J. of Ecology, 2006, no. 2/3, pp. 129–138 (in Russian).Дедю И. И. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев : Гл. ред. Молд. сов. энцикл., 1990. 408 с.Dedu I. I. Ekologicheskii entsiklopedicheskii slovar' [Ecological Encyclopedic Dictionary]. Kishinev, Glavnaia redaktsiia Moldavskoi sovetskoi entsiklopedii Publ., 1990. 408 p. (in Russian).Долгоносов Б. М., Корчагин К. А. Сезонные изменения в распределении вероятностей показателей качества речной воды // Водные ресурсы. 2014. Т. 41, № 1. С. 39 – 48.Dolgonosov B. M., Korchagin K. A. Seasonal changes in the probability distribution of river water quality indicators. Water Resources, 2014, vol. 41, no. 1, pp. 39–48 (in Russian).Зинченко Т. Д., Выхристюк Л. А., Шитиков В. К. Методологический подход к оценке экологического состояния речных систем по гидрохимическим и гидробиологическим показателям // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2000. Т. 2, № 2. С. 233 – 243.Zinchenko T. D., Vykhristjuk L. A., Shitikov V. K. Methodological approach to the assessment of the ecological status of river systems for hydrochemical and hydrobiological indicators, Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2000, vol. 2, no. 2, pp. 233–243 (in Russian).Иберла К. Факторный анализ. М. : Статистика, 1980. 367 с.Iberla K. Faktornyi analiz [Factor Analysis]. Moscow, Statistics Publ., 1980. 367 p. (in Russian).Климонтович Ю. Л. Турбулентное движение и структура хаоса : новый подход к статистической теории открытых систем. М. : Наука. 1990. 320 с.Klimontovich Yu. L. Turbulentnoe dvizhenie i struktura khaosa: novyi podkhod k statisticheskoi teorii otkrytykh sistem [Turbulent Motion and Chaos Structure: a New Approach to the Statistical Theory of Open Systems]. Moscow, Nauka Publ., 1990. 320 p. (in Russian).Коросов А. В. Экологические приложения компонентного анализа. Петрозаводск : Изд-во Петрозавод. гос. ун-та, 1996. 152 с.Korosov A.V. Ekologicheskie prilozheniia komponentnogo analiza [Ecological Applications of Component Analysis]. Petrozavodsk, Izdatel'stvo Petrozavodskogo universiteta, 1996. 152 p. (in Russian).Кренева С. В. Применение принципа сукцессионного анализа для оценки и прогноза состояния водных экосистем : автореф. дис. … д-ра биол. наук. М., 2002. 51 с.Kreneva S. V. Primenenie printsipa suktsessionnogo analiza dlia otsenki i prognoza sostoianiia vodnykh ekosistem [Application of the Principle of Succession Analysis for the Assessment and Prediction of the State of Aquatic Ecosystems]. Thesis Diss. Dr. Sci. (Biol.). Moscow, 2002. 51 p. (in Russian).Лиепа И. Я. Математические методы в биологических исследованиях. Факторный и компонентный анализы. Рига : Изд-во ЛатГУ, 1980. 104 с.Liepa I. Ya. Mathematical Methods in Biological Research. Factor and Component Analyses. Riga, University of Latvia Publ., 1980. 104 p. (in Russian).Михайловский Г. Е. Описание и оценка состояния планктонных сообществ. М. : Наука, 1988. 214 с.Mikhailovsky G. E. Opisanie i otsenka sostoianiia planktonnykh soobshchestv [Description and Assessment of Plankton Communities]. Moscow, Nauka Publ., 1988. 214 p. (in Russian).Реестр методик количественного химического анализа и оценки состояния объектов окружающей среды, допущенных для государственного экологического контроля и мониторинга (ПНД Ф). М., 2015. URL: http://fcao.ru/metodiki-kkha.html (дата обращения: 01.12.2015).Reestr metodik kolichestvennogo khimicheskogo analiza i otsenki sostoianiia obektov okruzhaiushchei sredy, dopushchennykh dlia gosudarstvennogo ekologicheskogo kontrolia i monitoringa (PND F) [Register of methods of quantitative chemical analysis and assessment of the state of environmental facilities approved for state environmental control and monitoring]. Available at: http://fcao.ru/metodiki-kkha.html (accessed 1 December 2015) (in Russian).Рисник Д. В., Беляев С. Д., Булгаков Н. Г., Левич А. П., Максимов В. Н., Мамихин С. В., Милько Е. С., Фурсова П. В., Ростовцева Е. Л. Подходы к нормированию качества окружающей среды. Законодательные и научные основы существующих систем экологического нормирования // Успехи современной биологии. 2012. Т. 132, № 6. С. 531 – 550.Reznik D. V., Belyaev S. D., Bulgakov N. G., Levich A. P., Maximov V. N., Mamikhin S. V., Milko E. S., Fursov V. P., Rostovtsev, E. L. Approaches to regulation of environmental quality. Legislative and scientific basis of existing systems of environmental regulation. Uspekhi sovremennoi biologii, 2012, vol. 132, no. 6, pp. 531–550 (in Russian).Рисник Д. В., Беляев С. Д., Булгаков Н. Г., Левич А. П., Максимов В. Н., Мамихин С. В., Милько Е. С., Фурсова П. В., Ростовцева Е. Л. Подходы к нормированию качества окружающей среды. Методы, альтернативные существующей системе нормирования в Российской Федерации // Успехи современной биологии. 2013. Т. 133, № 1. С. 3 – 18.Reznik D. V., Belyaev S. D., Bulgakov N. G., Levich A. P., Maximov V. N., Mamikhin S. V., Milko E. S., Fursov V. P., Rostovtsev, E. L. Approaches to regulation valuation of environmental quality. Methods alternative to the existing system of rationing in the Russian Federation. Uspekhi sovremennoi biologii, 2013, vol. 133, no. 1, pp. 3–18 (in Russian).Розенберг Г. С., Зинченко Т. Д. Устойчивость гидроэкосистем : обзор проблемы //Аридные экосистемы. 2014. Т. 20, № 4. С. 11 – 23.Rosenberg G. S., Zinchenko T. D. Stability of hydroecosystems: review of the problem. Arid Ecosystems, 2014, vol. 20, no. 4 (61), pp. 11–23 (in Russian).Уильямсон М. Анализ биологических популяций. М. : Мир, 1975. 272 с.Williamson M. Analysis of Biological Populations. Moscow, Mir Publ, 1975. 272 p. (in Russian).Управление эксплуатации Ириклинского водохранилища. Энергетик, 2018. URL: http://www.ueiv.ru/ (дата обращения: 07.08.2018).Upravlenie ekspluatatsii Iriklinskogo vodokhranilishcha [Iriklinsk Reservoir Operations Department]. Energetik, 2018. Available at: http://www.ueiv.ru/ (accessed 7 August 2018) (in Russian).Федоров В. Д., Сахаров В. Б., Левич А. П. Количественные подходы к проблеме оценки нормы и патологии экосистем // Человек и биосфера. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1982. Вып. 6. С. 3 – 42.Fedorov V. D., Sakharov V. B., Levich A. P. Quantitative approaches to the problem of evaluation of norm and pathology of ecosystems. In: Chelovek i biosfera [Man and the Biosphere]. Moscow, Izdatel'stvo Moskovskogo universiteta, 1982, iss. 6, pp. 3–42 (in Russian).Шашуловская Е. А., Мосияш С. А., Филимонова И. Г., Гришина Л. В., Кузина Е. Г. Гидрохимические основы биологической продуктивности в замыкающих водохранилищах Волжского каскада // Тр. Зоол. ин-та РАН. 2016. Т. 320, № 3. С. 367 – 376.Shashulovskaya E. A., Mosiyash S. A., Filimonova I. G., Grishina L. V., Kuzina E. G. Hydrochemical basis of biological productivity in closing the reservoirs of the Volga cascade. Proc. of the Zoological Institute RAS, 2016, vol. 320, no. 3, pp. 367–376 (in Russian).Шашуловская Е. А., Мосияш С. А., Филимонова И. Г., Гришина Л. В., Кузина Е. Г., Шашуловская О. В. Особенности многолетней динамики некоторых гидрохимических показателей водохранилищ Нижней Волги и реки Урал (на примере Саратовского, Волгоградского и Ириклинского водохранилищ) // Водное хозяйство России. 2019. № 3. С. 72 – 93.Shashulovskaya E. A., Mosiyash S. A., Filimonova I. G., Grishina L. V., Kuzina Y. G., Shashulovskaya О. V. Features of the Long-term Dynamics of Hydrochemical Indicators of the Lower Volga and the Ural River Reservoirs (the Saratov, Volgograd and Iriklinsky Reservoirs as Examples). Water Sector of Russia, 2019, no. 3, pp. 72–93.Шашуловский В. А., Мосияш С. С. Формирование биологических ресурсов Волгоградского водохранилища в ходе сукцессии его экосистемы. М. : Т-во науч. изд. КМК, 2010. 249 с.Shashulovsky V. A., Mosiyash S. S. Formation of Biological Resources of the Volgograd Reservoir During the Succession of Its Ecosystem. Moscow, KMK Scientific Press Ltd., 2010. 249 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.