Управление водными растениями: Почему бездействие — тоже вариант
Водные растения в озерах и реках служат важным убежищем для животных, насыщают воду кислородом и удаляют питательные вещества. Однако они популярны не у всех: некоторые люди считают их помехой при купании или занятиях водными видами спорта, к тому же они меняют гидрологию водных систем. При массовом разрастании их часто удаляют.
Исследователи с участием Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) провели полевые эксперименты в шести пресноводных экосистемах в пяти странах, чтобы выяснить причины массового разрастания и последствия удаления растений. Оценка различных подходов к управлению показала, что при работе с водными растениями можно рассматривать и вариант «ничего не делать».
Согласно исследованию, массовое разрастание водных растений в первую очередь ухудшает рекреационную ценность водоема, но часто полезно для других экосистемных услуг. Исследование опубликовано в журнале Science of The Total Environment.
Причины массового разрастания
Водные растения, или макрофиты, могут расти по-разному: одни свободно плавают на поверхности без корней, другие укореняются на дне и образуют плавающие листья, третьи остаются полностью погруженными.
Массовое распространение происходит при оптимальных условиях: высоком уровне питательных веществ, света и углерода, теплой температуре, а также при снижении частоты или отсутствии нарушений, подавляющих рост растений (сильные течения, наводнения, засуха, выпас травоядных).
Река Шпрее и озеро Кемнадер: Регулирование стока способствует росту
Такие естественные нарушения отсутствуют в спрямленных и регулируемых водотоках. Например, регулирование превратило немецкую реку Шпрее в медленно текущую реку, чье содержание питательных веществ благоприятствует росту различных местных погруженных водных растений.
В случае озера Кемнадер, водохранилища возле Бохума в Германии, регулирование реки Рур создало богатое питательными веществами озеро с большими мелководными зонами, динамика которых мало меняется из-за наводнений или засушливых периодов, что способствует массовому развитию инвазивной узколистной элодеи.
«Массовое развитие макрофитов в богатых питательными веществами, летом теплых, регулируемых реках — хорошо известное явление. Однако риск массового развития водных растений также следует учитывать при регулировании бедных питательными веществами, холодных рек. Регулирование делает систему менее динамичной, потому что поток воды становится более равномерным. Это само по себе может способствовать массовому развитию, даже если содержание питательных веществ низкое», — сказала исследователь IGB д-р Сабина Хильт.
Восприятие людьми
Опросы местных жителей и пользователей водоемов показали, что чем гуще водные растения, тем чаще они воспринимаются как помеха — с точки зрения площади растительности и высоты роста. Точка, в которой воспринимается помеха, зависит от типа водоема и опрашиваемой группы пользователей.
В районе исследования реки Шпрее 80% местных жителей, но только 63% временных пользователей водоема воспринимали массовое развитие местных водных растений как беспокоящее. Обе группы были обеспокоены биоразнообразием. Однако местные жители больше беспокоились о влиянии массового развития на биоразнообразие, чем рекреационные пользователи.
«Это удивительно, потому что местные водные растения способствуют биоразнообразию. Но люди, кажется, этого не осознают», — сказала Хильт.
На плотине Хартбиспурт в Южной Африке более 90% посетителей и жителей сочли массовое распространение инвазивного водного гиацинта беспокоящим. Люди были в первую очередь обеспокоены биоразнообразием и только во вторую — судоходством и красотой ландшафта.
Последствия удаления водных растений
Распространенной мерой контроля является скашивание или механическое удаление с помощью косилок. В полевых экспериментах «до и после» на шести водоемах исследовательская группа изучила влияние скашивания растений на экологию, качество воды и водный баланс.
Водный баланс: Уровень воды может понизиться
В реках и ручьях густые заросли растений сужают поперечное сечение потока и создают турбулентность вокруг стеблей и листьев, замедляя течение реки. В результате плотные заросли повышают уровень воды выше по течению.
В изученном участке реки Шпрее укорененные водные растения повышали средний уровень воды на 60–90 сантиметров (в среднем за июнь и июль 2011–2021 гг.) и замедляли среднюю скорость течения на 35%. В зависимости от типа водотока этот эффект может быть полезным или вредным.
«Когда сток реки высок, этот подпорный эффект может локально увеличивать риск наводнения. Однако в реках и ручьях с низким или умеренным стоком подпорный эффект водных растений может быть полезен. Высокий уровень воды в реке также повышает уровень грунтовых вод на прилегающей пойме. В Шпрее изменения уровня речной воды отражаются на грунтовых водах в течение нескольких часов. Это может смягчить периоды засухи. Большая неоднородность также обеспечивает дополнительные места обитания и может способствовать биоразнообразию», — объясняет Ян Кёлер.
Точный эффект удаления растений на уровень воды зависит от пространственного масштаба и интенсивности удаления. Полное предотвращение любого подпорного эффекта потребовало бы тотального удаления всех макрофитов на достаточно длинном участке реки.
Углеродный и питательный цикл: Меньше растений — больше питательных веществ
Удаление водных растений может увеличить питательную нагрузку. Измерения «до и после» показали увеличение концентрации питательных веществ в нескольких местах, включая Шпрее и озеро Кемнаде.
Это происходит потому, что водные растения поглощают питательные вещества. Они также фильтруют частицы из воды и способствуют осаждению взвешенных веществ. Однако питательная нагрузка также может увеличиться, если питательные вещества высвобождаются из донных отложений во время удаления.
Контроль инвазивных видов: Другие виды заполняют пробел
«Инвазивные виды водных растений могут угрожать местному водному биоразнообразию через конкуренцию за ресурсы или изменение среды обитания. Это на самом деле хороший аргумент для их удаления. Однако исследования, подобные нашему, показали, что целевое удаление инвазивных водных растений не гарантирует решения воспринимаемой проблемы. Другие местные или инвазивные виды могут затем заселить среду обитания и вызвать аналогичные проблемы для пользователей экосистемы», — сказала Хильт.
Пример: В полевом эксперименте на водохранилище Хартбиспурт в Южной Африке массовое развитие инвазивного свободноплавающего водного гиацинта контролировалось биологически с помощью насекомых, специфически поражающих гиацинт. Исследователи обнаружили первые признаки того, что другой инвазивный свободноплавающий вид, сальвиния, занимает освободившееся пространство.
Биоразнообразие: Могут быть утеряны структурно сложные местообитания
Водные растения обычно обеспечивают высокий уровень структурной сложности, которая служит средой обитания и/или убежищем. Кроме того, они являются важным источником пищи для других водных организмов.
В текущем исследовании результаты были не столь однозначны; в некоторых местах биоразнообразие было даже ниже или не было заметной разницы при обилии водной растительности.
«Это можно объяснить возникновением плотных моновидовых матов макрофитов, которые могут подавлять более разнообразную местную макрофитную растительность. Это приводит к гомогенизации водных сообществ и в некоторых случаях к аноксическим условиям с последующим негативным воздействием на водное биоразнообразие», — пояснила Хильт.
Управление в основном приносит пользу рекреационной ценности
Поскольку причины массового развития водных растений часто трудно устранить, ежегодно тратятся значительные ресурсы на их удаление, хотя это дает лишь краткосрочный эффект.
«При принятии решения о скашивании водных растений концепция экосистемных услуг предоставляет подходящую основу. В этом исследовании мы определили двенадцать экосистемных услуг водоемов, на которые влияет массовое развитие водных растений — как положительно, так и отрицательно. Выражая экосистемные услуги в денежных единицах на единицу площади и времени, мы смогли суммировать их и оценить их общую экономическую ценность», — сказала Хильт.
Исследовательская группа рассчитала соответствующую стоимость для трех сценариев: ничего не делать, текущая практика управления с частичным удалением растений и максимальное удаление.
В целом было обнаружено, что экосистемные услуги для отдыха — такие как рыбалка, купание, катание на лодках — доминируют в общей социальной ценности управления водными растениями. Однако немногие отдыхающие были готовы платить за более интенсивное удаление водных растений.
Явный конфликт интересов на реке Шпрее: Польза для сельского хозяйства против биоразнообразия
В случае реки Шпрее исследователи выявили явный компромисс между различными экосистемными услугами: Сценарий 3 с максимальным удалением растений привел к более высокой стоимости производства кормов с пойменных лугов (+40%), потому что более низкий уровень грунтовых вод увеличил производственный потенциал поймы.
В то же время понижение уровня воды также привело к снижению биоразнообразия (-50%), вероятно, особенно среди краснокнижных видов водно-болотных растений в пойменных заповедниках.
«Наше исследование показывает, что управленческие решения часто основывались на потребностях определенной группы пользователей. Однако общая общественная польза от удаления водных растений не больше, чем от позволения им расти. Поэтому вариант "ничего не делать" при работе с водными растениями, которые воспринимаются как помеха, не следует слишком быстро отбрасывать», — сказала Хильт.