Антропогенные временные водоемы: ротация аквакультуры и сельского хозяйства

Введение. Настоящая глава посвящена комплексному анализу ключевых аспектов функционирования временных водоемов, чье формирование, структурная трансформация и функционирование неразрывно связаны с многовековой хозяйственной деятельностью человека. Исторический анализ свидетельствует, что подобные антропогенно-ассоциированные гидросистемы обладают глубокой древностью. В частности, практики использования временных пойменных водоемов для улова рыбы, мигрирующей из основных речных русел в период половодья, зародились еще в эпоху ранних общин охотников-собирателей. Занятия аквакультурой на затопляемых рисовых чеках насчитывают почти два тысячелетия традиций, а чередование посевов зерновых культур и выращивания карпа (Cyprinus carpio) в замкнутых прудовых хозяйствах Европы стало важнейшим элементом аграрной экономики Средневековья.

В рамках данного раздела намеренно отобрано лишь ограниченное репрезентативное подмножество типов временных вод. Это не предполагает исчерпывающего описания всего спектра гидрологических объектов планеты, а преследует цель наглядно продемонстрировать практическое применение фундаментальных свойств временных гидроэкосистем и специфики их биологических сообществ, подробно рассмотренных в смежных главах монографии.

Историко-географическое происхождение прудовой системы Домб. Регулярная ротация аквакультуры и традиционного земледелия представляет собой древнейшее прикладное искусство рационального природопользования. Классическим масштабируемым примером практического применения временных водоемов в аграрном секторе выступает уникальный озёрно-прудовый комплекс Домб (Dombes), расположенный на территории Франции (Мозли, 1944). Геоморфологически регион Домб представляет собой возвышенное плато к северо-востоку от Лиона, сформированное протяженными веерообразными моренными грядами, отложенными четвертичными ледниками. Высота самой морены достигает порядка 280 м над уровнем моря, а её окончательное формирование датируется эпохой Рисского оледенения.

В период последующего Поздневюрмского оледенения в естественных понижениях и межморенных впадинах образовались мощные толщи лёсса — пылеватого переносимого ветром известкового ила с фракцией микрочастиц диаметром 0,002–0,05 мм (Рисунок 8.1). В послеледниковый период атмосферные осадки постепенно вымыли и трансформировали значительную часть лёссовых отложений, сформировав плотные глинистые почвы. Высокая водонепроницаемость полученного глинистого субстрата обеспечила природную гидравлическую изоляцию котловин, создав идеальные гидрогеологические условия для застаивания поверхностных вод.

Рисунок 8.1 — Происхождение и геологическое строение прудов региона Домб, Франция (на основе информации, предоставленной Х. Таше)

Социально-правовое регулирование и Правила Виллара. Вплоть до XIII века гидрографическая сеть региона включала лишь небольшое количество естественных водоемов, называемых местным населением «лешерами» (léchères), которые, тем не менее, отличались стабильной естественной рыбопродуктивностью. В расцвет Средневековья колоссальный рост спроса на пресноводную рыбу, обусловленный строгими религиозными канонами и соблюдением постов, в сочетании с низким плодородием местных тяжелоглинистых почв подтолкнул жителей к массовому созданию искусственных прудов. Технология строительства отличалась простотой и эффективностью: достаточно было перекрыть земляной дамбой узкую часть межморенной впадины.

Однако массовый забор земель под затопление вызвал серьезные социально-имущественные конфликты, поскольку затопляемые территории традиционно находились в чересполостном владении нескольких крестьянских хозяйств и феодалов. С целью юридического разрешения земельных споров и оптимизации землепользования в XIV веке был разработан исторический свод норм — Правила Виллара (La Coutume de Villars), регламентирующий эксплуатацию прудовых ресурсов с позднего средневековья до настоящего времени (Трюшелю, 1982).

Рисунок 8.2 — Традиционная схема ротационного цикла evolage-assec на прудах региона Домб, Франция (на основе информации, предоставленной Х. Таше)

В основе Правил Виллара лежит строго установленная ротация использования каждого прудового объекта: 2 года полного затопления сменяются 1 годом полного осушения (Рисунок 8.2). Фаза наполнения и аквакультурного использования пруда носит название «эволяж» (évolage). Водное питание прудов обычно осуществляется либо гравитационным перетоком из вышерасположенных прудовых емкостей, либо через сеть водосборных канав, аккумулирующих ливневые и талые воды. Скорость сброса и уровень воды регулируются специальным шлюзовым механизмом — «ты» (thou). После заполнения водоема проводится зарыбление, где ключевым объектом заготовки выступает карп.

Спустя два года фазы эволяжа производился полный вылов рыбы с последующей реализацией продукции и распределением выручки между пайщиками водоема. Как только донный ил достаточно высыхал для обработки сельскохозяйственной техникой или орудиями, наступала фаза «ассек» (assec). Ложе пруда распахивали (за исключением постоянных глубоководных дренажных каналов и ловчих ям) и засевали злаковыми культурами (овсом, пшеницей или ячменем). Урожай зерна собирали в конце лета, а доход делили арендаторы или владельцы фермы, которые не всегда совпадали с собственниками аквакультурной фазы evolage. Оставшаяся на полях стерня и корневые остатки при повторном осеннем или весеннем затоплении служат богатейшим органическим субстратом для гидробионтов в новом цикле.

Морфометрия, конструктивные особенности и рыбоводные показатели. Благодаря строгой последовательности расположения гидросооружений и временному разрыву циклов накопления воды, в любой произвольный год ровно 1/3 прудового фонда региона Домб находится в сухом состоянии (фаза ассек), а 2/3 остаются затопленными (фаза эволяжа). Эта уникальная система функционирует без существенных изменений с XIV века. Единственными трансформациями стали постепенное сокращение суммарной зеркальной площади прудов (с 19 000 га в 1862 году до примерно 11 000 га в современный период) и периодические вариации временных пропорций фаз (например, переход на соотношения 3:2 или 4:2 года).

Рисунок 8.3 — Упрощенная конструктивная схема пруда Домб и продольный срез шлюзового механизма «ты» (на основе информации, предоставленной Х. Таше)

В среднем в регионе функционирует свыше 1000 прудовых водоемов, причем площадь каждого из них составляет чуть менее 10 гектаров. Каждый пруд удерживается дамбой из плотно уплотненного местноглинистого грунта. По центральной оси ложа проходит магистральный дренажный канал, расширяющийся вверх по течению — заиленная зона вылова, известная как «печерье» (pêcherie) (Рисунок 8.3). Средняя глубина мелководной части варьирует в диапазоне 0,5–0,8 м, достигая максимальной метрики в 2,0 м исключительно в зоне сбросного канала и возле дамбы.

Регулирование стока осуществляется с помощью конической деревянной или металлической заглушки, соединенной резьбовым металлическим стержнем со шлюзовым механизмом «ты». Для предотвращения ухода рыбы в периоды сильных паводков перед переливом устанавливаются защитные металлические решетки. Чтобы ускорить осушение и аэрацию донного грунта при переходе в фазу ассек, ложе профилируют особым образом: под прямым углом к центральному каналу нарезываются борозды по уникальной системе «биллон» (billon), объединяющей от 10 до 12 неглубоких борозд на каждый глубокий дренажный коллектор.

Промысловый сбор рыбы традиционно приурочен к осенне-зимнему и ранневесеннему периоду (с сентября по апрель). Помимо производственных нагульных прудов, система включает мелкие мальковые водоемы. Ихтиофауна аквакультуры распределяется в следующих пропорциях:

- Cyprinus carpio (зеркальная форма карпа) — 65% от общего объема промысловой биомассы;
- Rutilus rutilus (плотва обыкновенная) — 20%;
- Tinca tinca (линь) — 10%;
- Esox lucius (щука обыкновенная) — 5%.

Биогеохимические механизмы и круговорот веществ. Экологическая устойчивость и высокий биопродуктивный эффект системы Домб поддерживаются природно-биологическими механизмами на протяжении многих столетий, существенно улучшая качество и структуру исходно бедных глинистых почв. В период фазы эволяжа земля фактически находится под парами, погруженная под слой воды. За это время накапливается значительная биомасса погруженных макрофитов и отмершего планктона.

Остатки аквальных растений в условиях затопления минерализуются крайне медленно. В постоянных водоемах в анаэробной кислой среде донных отложений органический отпад накапливается в виде неразложившегося ила, запечатывая питательные элементы. При осушении пруда в фазе «ассек» происходит быстрая аэробная минерализация органики кислородом воздуха, переводящая заблокированный азот и фосфор в легкодоступные для растений формы.

Исследования Гранта и Сигерса (1985), проведенные на затопляемых рисовых чеках, продемонстрировали, что суходольные и водные растения высокоэффективно усваивают аммонийный азот (NH₄⁺), присутствующий в рапе и минерализуемый из почвенного гумуса. Эксперименты с бентосными малощетинковыми червями рода Limnodrilus (семейство Tubificidae) доказывают, что их биотурбационная деятельность ускоряет экскрецию и минерализацию азотистых соединений. Черви проглатывают минерально-органический ил, ускоряя биодеградацию органики и выделяя биогенные элементы на разных стадиях минерализации.

Полученные биогены активно усваиваются наземными злаковыми культурами в период ассека. Последующее затопление превращает растительные остатки зерновых в питательный базис для водно-воздушного ценоза — бактерий, нитчатых водорослей, макрофитов и ракообразных, формирующих мощную трофическую базу для выкармливания промысловых рыб.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Д. Дадли Уильямс, Блауштейн Л. и С.С. Шварц, Кили Дж.Э. и П.Х. Зедлер, Аматали М.А., Боуэн Р.

Источник: Биология временных водоемов

Данные публикации будут полезны студентам, изучающим биологические и экологические науки, начинающим исследователям в области экологии пресноводных водоемов и зоологии беспозвоночных, а также специалистам по охране природы и всем, кто интересуется глобальной сравнительной экологией сообществ временных водных сред обитания.