Анотація до роботи:

Пилипенко Ю.В. Теоретичні основи формування і функціонування гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України в умовах антропогенного навантаження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук зі спеціальності 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології УААН. – Київ, 2007.

Дисертація присвячена розробці головних положень теорії формування і функціонування гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення в умовах зростаючого антропогенного навантаження, заходів поліпшення якості води евтрофікованих водних екосистем методами біомеліорації. За результатами багаторічного екологічного моніторингу 56 малих водосховищ загальною площею 12,8 тис. га, призначених для питного і технічного водопостачання та забезпечення потреб зрошувального землеробства, досліджені головні компоненти абіотичної і біотичної підсистем, проведена їх інтегральна екологічна оцінка, визначені особливості і закономірності формування біопродукційного потенціалу. Встановлено, що переважна більшість питних і технічних водосховищ характеризуються «сильно забрудненим – брудним» станом екосистем в наслідок надмірного розвитку фітопланктону, зрошувальні водосховища мають «сильно забруднений – дуже брудний» стан екосистем під впливом значних біомас фітопланктону, підвищених концентрацій хлоридів і сульфатів, водойми-акумулятори скидних іригаційних вод знаходяться у критичному стані в наслідок високої мінералізації, підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів. За рівнем забруднення токсичними елементами і радіонуклідами малі водосховища в цілому мають задовільну екологічну ситуацію. Визначена можливість стабілізації і поліпшення якості води евтрофікованих малих водосховищ біомеліоративним методом шляхом цілеспрямованого формування іхтіофауни. Встановлена відповідність рибопродукції риб-меліораторів за вмістом іонів важких металів та радіонуклідами медико-біологічним вимогам, які приділяються продовольчій сировині і харчовим продуктам.

Запропонована еколого-трофічна класифікаційна система і камеральна математична модель екосистем малих водосховищ різного рівня евтрофікації. Розроблена стратегія компенсаційних природо- і водоохоронних заходів, направлених на стабілізацію та поліпшення екологічного стану евтрофікованих малих водосховищ, яка має здійснюватись комплексно за просторовим, технологічним і біологічним аспектами.

1. Досліджені малі водосховища різного цільового призначення за походженням, становленням і функціонуванням гідроекосистем належать до техногенних акваторій, що не мають аналогів у природі. Природно-кліматичні умови Степу України зумовлюють тривалий вегетаційний період, негативний водний баланс акваторій, спричинюють напружений гідрологічний режим, тенденцію до поступового підвищення рівня мінералізації, хитку рівновагу гідроекосистем.

2. Переважна більшість малих водосховищ, площа яких коливається від 15 до 1200 га, характеризується мілководністю (середні глибини < 4 м), прозорістю води 0,3…0,8 м, менша частка – середньоглибинністю (середні глибини > 4,4 м) і прозорістю води 0,7…1,4 м. Проточність малих водосховищ, обумовлена їх цільовим використанням, виражена через коефіцієнт водообміну, коливається в межах 0,90…1,86 для питних і технічних водойм; 0,30…1,12 для зрошувальних водойм; 0,10…0,50 для водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод. За умов типового для континентальних водойм Степу України термічного і сприятливого кисневого режимів у середньоглибоких водосховищах спостерігається термічна і киснева стратифікація.

3. Хімічні параметри гідроекосистем малих водосховищ формуються під впливом чинників антропогенного походження на основі характеристик водойм-попередників і джерел водопостачання. Малі водосховища переважно належать до прісноводних акваторій, підпорядковане значення мають мінералізовані та слабкосолоні акваторії. Водойми, пов’язані з іригацією, зазнають прогресуючої евтрофікації, характеризуються істотним забрудненням розчиненими органічними речовинами авто- і алохтонного походження за відсутності вираженого забруднення іонами важких металів та радіонуклідами.

4. Угруповання гідробіонтів різних трофічних рівнів малих водосховищ мають характерні риси для евтрофікованих слабопроточних та стоячих водойм з відносно збіднілим видовим складом та невеликою різноманітністю домінуючих видів, з підвищеними біомасами розвитку.

5. Основу іхтіофауни малих водосховищ, у формуванні якої переважають стихійні процеси, складають малоцінні короткоциклічні види риб, що виключає можливість досягнення біомеліоративного ефекту і раціональної їх рибогосподарської експлуатації, призводить до поступового накопичення органічної маси автохтонного походження та спричинює вторинне забруднення.

6. За блоком параметрів сольового складу води водосховища питного і технічного призначення характеризуються найвищою якістю; водойми-акумулятори, що утримують відпрацьовану іригаційну воду, мають найгіршу якість води; проміжне положення займають зрошувальні водосховища, які розподілені за усіма класами і категоріями якості.

7. За показниками трофо-сапробіологічного блоку переважна більшість водосховищ питного і технічного призначення належить до чистих і помірно забруднених водойм, серед зрошувальних водосховищ домінують слабо та помірно забруднені, водойми-акумулятори переважно представлені від помірно до дуже забруднених акваторій. Цільове використання малих водосховищ визначає інтенсивність їх водообміну і належність до проточних (транзитно-акумулятивних), середньопроточних (акумулятивно-транзитних) і слабко-проточних (акумулятивних) акваторій. За концентрацією біогенних елементів, перманганатною окиснюваністю і рівнем розвитку фітопланктону екосистеми малих водосховищ характеризуються підвищеною евтрофікацією.

8. Якість води малих водосховищ за блоком показників токсичної та радіаційної дії характеризується незначним забрудненням іонами важких металів та відсутністю забруднення елементами радіаційної дії.

9. За елементарними ознаками якості води з використанням комплексного екологічного індексу (І_е) гідроекосистеми переважної більшості водосховищ питного і технічного призначення характеризуються “сильно забрудненим – брудним” станом за рахунок надмірного розвитку фітопланктону; зрошувальних водосховищ – “сильно забрудненим – дуже брудним” станом через вплив значних біомас фітопланктону, підвищених концентрацій хлоридів і сульфатів; водойм-акумуляторів скидних іригаційних вод – критичним станом внаслідок високої мінералізації, підвищених концентрацій сульфатів, хлоридів і фосфатів.

10. Для малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України, які зазнають вираженого антропогенного навантаженням, характерні формування значного біопродукційного потенціалу, поступове накопичення органічної речовини в межах гідроекосистем і зростаюча евтрофікація.

11. Впровадження біологічних методів меліорації шляхом формування штучних іхтіоценозів пасовищного типу із залученням до їх складу цінних видів риб різної харчової спеціалізації забезпечує трансформацію у рибопродукцію органічні речовини автохтонного походження, які спричинюють забруднення гідроекосистем, дозволяє стримати процес їх деградації, створює передумови для стабілізації і поліпшення якості води, що є підставою для переходу малих водосховищ у більш високі категорії якості.

12. Встановлено ймовірність тимчасової втрати якості рибопродукції риб-меліораторів в осінньо-зимовий період у слабкопроточних малих водосховищах та природній її характер у зв’язку зі споживанням синьозелених водоростей та продуктів їх розпаду. Якість рибопродукції риб-меліораторів за вмістом іонів важких металів та радіонуклідами відповідає медико-біологічним вимогам, які ставляться до продовольчої сировини і харчових продуктів. Найменшу здатність до біологічного концентрування важких металів і радіоактивних елементів мають планктофаги, найвищу – бентофаги і детритофаги; найбільшим кумулятивним ефектом характеризуються зябра, покривні (шкіра, луска) та жирові тканини, найменшим – м’язові тканини.

13. На формування і функціонування визначальних екологічних параметрів абіотичної та біотичної підсистем гідроекосистем малих водосховищ найістотніше впливають гідрологічні характеристики (глибина, коефіцієнт водообміну) та ступінь сільськогосподарського освоєння площі поверхневого водозбору (розораність), що є підставою для надання їм відповідного статусу контрольованих показників і включення до еколого-трофічної класифікації техногенних акваторій.

14. ГІС екологічного моніторингу екосистем малих водосховищ різного цільового призначення забезпечує інтеграцію морфогідрологічної, гідрохімічної, гідробіологічної та управлінської інформації на єдиній картографічній основі у поєднанні з елементами математичного аналізу та прогнозу, що є сучасним інструментом для практичної реалізації управлінських рішень стосовно оптимізації водоохоронних заходів і водокористування.

15. У структурі управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності на малих водосховищах виділено три аспекти: технологічний, біологічний і просторовий, що формує комплексність сприйняття і вирішення проблеми оптимізації функціонування цих специфічних водних об’єктів, які зазнають дедалі зростаючого антропогенного тиску. Головним принципом у концепції водоохоронної діяльності визначено цілісність гідроекосистем як екологічної одиниці організації і функціонування, що є підставою для формування об’єднаної екологічної системи – агрогідроекосистеми.

НАУКОВО-ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. При створенні малих водосховищ незалежно від цільового призначення доцільне доповнення кожного інженерного проекту екологічним обґрунтуванням, яке має передбачати оптимізацію формування біотичної підсистеми відповідно до умов перебігу екологічних процесів, що прогнозуються у водному об’єкті. Реалізація екологічної складової в інженерному проекті дасть змогу забезпечити оптимальне й ефективне функціонування гідроекосистеми як за абіотичними параметрами, так й у біомеліоративному та біопродукційному аспектах.

2. Компенсаційні водоохоронні заходи, спрямовані на створення стабільних об’єднаних агрогідроекосистем, мають бути реалізовані комплексно за просторовим, технологічним і біологічним аспектами. Просторовий аспект має передбачати проведення системи компенсаційних ландшафтних водоохоронних заходів на площі водозбору для запобігання розвитку водної та вітрової ерозії, технологічний аспект має бути спрямований на регулювання гідрологічного режиму екосистем малих водосховищ для запобігання стагнаційним явищам, реалізація біологічного аспекту пов’язана з цілеспрямованим формуванням компенсаційних біомеліоративних іхтіоценозів.

3. Для інтродукції у малі водосховища Степової зони України доцільно використовувати рибопосадковий матеріал риб-меліораторів вікової групи цьоголітки (однорічки) стандартної середньої маси не менш як 20…30 г. Промислове вилучення інтродуцентів треба здійснювати на 3…4-му році життя в період досягнення максимального біомеліоративного ефекту.

4. Проведення паспортизації та екологічного бонітування малих водосховищ різного цільового призначення, прийняття виважених і дієвих управлінських рішень щодо водоохоронної діяльності слід здійснювати на підставі еколого-трофічної класифікації та розробленої ГІС техногенних гідроекосистем.

Публікації автора:

1. Пилипенко Ю.В. Екологія малих водосховищ Степу України. – Херсон: ОлдиПлюс, 2007. – 265 с.

2. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Гринжевський М.В., Ковальчук Н.Є. Ресурсозберігаюча технологія вирощування риби у малих водосховищах. – Миколаїв: Возможности Киммерии, 1996. – 51 с. [Здобувачем підготовлені розділ 1 «Екологічні особливості малих водосховищ», розділ 3 «Основні та перспективні об’єкти рибництва малих водосховищ», запропоновані елементи математичного прогнозування промислової рибопродукції].

3. Пилипенко Ю.В. Использование линейных моделей при прогнозировании рыбопродуктивности малых водохранилищ // Таврійський науковий вісник. – Вип.1. – Херсон: Айлант, 1996. – С. 147–149.

4. Пилипенко Ю.В. Перспективи використання піленгаса для рибництва на малих водосховищах // Таврійський науковий вісник. – Вип.5. – Херсон: Айлант, 1998. – С. 91–92.

5. Пилипенко Ю.В. Прогнозування промислової рибопродукції малих водосховищ Півдня України у зв’язку з мінералізацією води за лінійними моделями // Таврійський науковий вісник. – Вип. 7. – Херсон, 1998. – С. 260–264.

6. Пилипенко Ю.В. Малі водосховища – як компонент рибогосподарського фонду України // Рибне господарство. – Вип. 51. – К., 1999. – С. 67–69.

7. Пилипенко Ю.В. Перспективи впровадження ресурсозберігаючої технології вирощування риби у малих водосховищах // Вісник аграрної науки Причорномор’я. – Вип. 1 (6). – Миколаїв, 1999. – С. 124–126.

8. Пилипенко Ю.В. Перспективы биомелиорации и рыбохозяйственного освоения континентальных водоемов Крыма // Рибне господарство України. – 3,4 (20,21). – Керч, 2002. – С. 36–37.

9. Пилипенко Ю.В. Шляхи підвищення комплексності використання малих водосховищ Степової зони України у зв’язку з веденням рибного господарства // Таврійський науковий вісник. – Вип. 29. – Херсон: Айлант, 2003. – С. 141–145.

10. Пилипенко Ю.В. К вопросу о выборе оптимальной возрастной группы интродуцентов при рыбохозяйственном освоении малых водохранилищ // Рибне господарство України. – 3,4 (26,27). – Керч, 2003. – С. 45–47.

11. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка малих водосховищ різного цільового призначення за критерієм мінералізації // Таврійський науковий вісник. – Вип. 42. – Херсон: Айлант, 2005. – С. 183–188.

12. Пилипенко Ю.В. Поліпшення якості води малих водосховищ у зоні іригації на Півдні України методами пасовищної аквакультури // Рибне господарство. – Вип. 64. – К., 2005. – С. 190–195.

13. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка біоресурсного потенціалу малих водосховищ у зв’язку з управлінням якістю води // Рибне господарство. – Вип. 65. – К., 2006. – С. 231–239.

14. Пилипенко Ю.В. Інтегральна оцінка екологічного стану гідроекосистем малих водосховищ різного цільового призначення Степової зони України // Наукові записки Тернопільського ДПУ. – Серія: Біологія. – 2 (29). – 2006. – С. 93–97.

15. Пилипенко Ю.В. Екологічна оцінка якості води невеликих водосховищ за хімічними показниками // Вісник ОДЕКУ: Науковий журнал. – Вип. 3. – Одеса, 2006. – С. 11–21.

16. Пилипенко Ю.В. Особливості становлення і функціонування іхтіофауни малих водосховищ Півдня України // Таврійський науковий вісник. – Вип. 43. – Херсон: Айлант, 2006. – С. 190–197.

17. Пилипенко Ю.В. Оцінка харчової якості риб-біомеліораторів за вмістом важких металів // Гидробиологический журнал. – № 5. – 2007. – С. 64–77.

18. Пилипенко Ю.В., Бєдункова О.О., Пилипенко Є.Ю. Міграційні шляхи розповсюдження іонів важких металів в органах і тканинах риб-біомеліораторів в умовах малих водосховищ // Вісник НУВГП. – Вип. 2 (38). – Рівне, 2007. – С. 313–318. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено відбір і первинна обробка проб, аналіз отриманих результатів, зроблені висновки].

19. Пилипенко Ю.В., Борткевич Л.В., Краснощок Г.П. Трофність малих водосховищ Степової зони України // Наукові записки Тернопільського ДПУ. – Серія: Біологія. – 3 (14). – 2001. – С. 81–83. [Здобувачу належить ідея, ним проведено збір і обробка фактичних даних, трофічне класифікування водойм, зроблені висновки].

20. Пилипенко Ю.В., Нежлукченко В.М. Багатопараметрична комплексна оцінка плідників сестонофагів при вирощуванні у водоймах різного типу у зв’язку з питаннями біомеліорації // Таврійський науковий вісник. – Вип. 36. – Херсон: Айлант, 2004. – С. 177–181. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, виконана експериментальна частина, проведено аналіз, зроблені висновки].

21. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Впровадження геоінформаційної системи у екологічний моніторинг гідроекосистем малих водосховищ // Таврійський науковий вісник. – Вип. 45. – Херсон: Айлант, 2006. – С. 173–176. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

22. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Геоінформаційна система екологічного моніторингу невеликих водосховищ Степу України // Вісник ОДЕКУ. – Вип. 4. – 2007. – С. 297–301. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

23. Пилипенко Ю.В., Плоткін С.Я. Екологічна індикація екосистем малих водосховищ геоінформаційними методами // Таврійський науковий вісник. – Вип. 52. – Херсон: Айлант, 2007. – С. 360–365. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

24. Гринжевський М.В., Третяк О.М., Андрущенко А.І., Гудима Б.І., Захаренко М.О., Шерман І.М., Пилипенко Ю.В. Наукове обґрунтування рибогосподарського освоєння веслоноса в Україні // Рибне господарство. – Вип.. 52 – 53. – К. – 1999. – С. 3–77. [Здобувачем проведено аналіз літератури, підготовлено екологічне обґрунтування доцільності введення веслоноса у склад іхтіоценозів малих водосховищ].

25. Ушкаренко В.О., Андрусенко І.І., Пилипенко Ю.В. Екологізація землеробства і природокористування в Степу України // Таврійський науковий вісник. – Вип. 38. – Херсон: Айлант, 2005. – С 168–175. [Здобувачем проведено аналіз літератури, сформульовані екологічні проблеми гідроекосистем і шляхи їх вирішення].

26. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Борткевич Л.В., Кутіщев С.В. Поліпшення екологічної ситуації водойм зони іригації застосуванням пасовищної аквакультури // Наукові записки Тернопільського ДПУ. – Серія: Біологія. – 4 (15). – 2001. – С. 202–203. [Здобувачем проведено збір і обробка фактичних даних, зроблені висновки].

27. Шерман І.М., Пилипенко Ю.В., Бондаренко М.В. Обсяги інтродукції і рибопродукція малих водосховищ Миколаївської області // Сучасні інформаційні та енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини / Зб. наук. праць SIET. – Вип. 11. – К. – 2002. – С. 151–154. [Здобувачем проведено збір і аналіз фактичних даних, виконані розрахунки].

28. Пилипенко Ю.В. Компенсаційні водоохоронні заходи створення стабільних екосистем малих водосховищ // Регіональні проблеми України: географічний аналіз та пошук шляхів вирішення / Зб. наук. праць ХВ українського географічного товариства. – Херсон: ПП Вишемирський, 2007. – С. 222–228.

29. Пилипенко Ю.В. Екологічний проект компенсаційних водоохоронних заходів створення стабільних екосистем малих водосховищ різного цільового призначення. – Херсон: РВВ “Колос”, 2007. – 26 с.

30. Пилипенко Ю.В. Пристрій для вертикального відбору проб зоопланктону // Деклараційний патент на винахід. (11)69228А(51)А01К61/00. – Бюл. № 8. – 2004.

31. Пилипенко Ю.В., Воліченко Ю.М. Спосіб прогнозу маси рибопосадкового матеріалу товстолобика // Патент на корисну модель № 26009. – МПК (2006) А01К 61/00. – Бюл. № 13. – 2007. [Здобувачем сформульована ідея, виконана експериментальна частина, проведено аналіз літератури, оформлена заявка на винахід].

32. Пилипенко Ю.В., Воліченко Ю.М. Спосіб прогнозу маси рибопосадкового матеріалу коропа // Патент на корисну модель № 26319. – МПК (2006) А01К 61/00. – Бюл. № 14. – 2007. [Здобувачем сформульована ідея, виконана експериментальна частина, проведено аналіз літератури, оформлена заявка на винахід].

33. Шерман І.М., Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В. Спосіб вирощування ремонту і плідників рослиноїдних риб у малих водосховищах // Деклараційний патент на винахід (11)37570А, (51)7А01К61/00. – Бюл. № 4. – 2001. [Здобувачем проведено збір і аналіз фактичних даних, оформлена заявка на винахід].

34. Рылов В.Г., Шерман И.М., Пилипенко Ю.В. Пиленгас в континентальных рыбохозяйственных водоемах. – Симферополь: Таврия, 1998. – 102 с. [Здобувачу належить ідея, ним проведено аналіз літератури, підготовлені глава 1 «Систематическое положение пиленгаса …» і розділи глави 4 «Химический режим континентальних водоемов», «Гидробиологический режим континентальних водоемов»].

35. Pilipenko Yu.V., Sherman I.M. Biomeliorayiny wplyw introdukowanych ryb na ekosystemy malych zbornikow zaporowych // Rybactwo 2002. – Olsztyn, 2003. – S. 111–114. [Здобувачем поставлена задача, проведено аналіз фактичних даних, математична обробка, зроблені висновки].

36. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В. Потенциальная рыбопродукция малых водохранилищ и определяющие её факторы // Сборник научных трудов ТСХА. – М., 1989. – С. 10–18. [Здобувачу належить ідея, проведено аналіз літератури, збір фактичних даних, математична обробка, зроблені висновки].

37. Шерман І.М., Пилипенко Ю.В. Еколого-технологічні основи рибогосподарської експлуатації малих водосховищ України // Проблемы воспроизводства аборигенных видов рыб / Научный сборник. – К., 2005. – С. 166–173. [Здобувачем проведено аналіз літератури, виконана паспортизація малих водосховищ, зроблені висновки].

38. Rylov V.G., Pilipenko Yu.V. Okreslenie roznic w biotechnicznych wariantach rozrodu ryb pelagofilnych // Rozrod, podchow, profilaktyka ryb jesiotrowatych i innych gatunkow. – Olsztyn. – 2004. – S. 165–167. [Здобувачем виконана експеримент-тальна частина, проведено аналіз, зроблені висновки].

39. Краснощок Г.П., Пилипенко Ю.В., Оліфіренко В.В. Погіршення технологічної якості товстолобиків в наслідок харчування синьозеленими водоростями // Рибне господарство України. – 6 (41). – Керч, 2005. – С. 10–12. [Здобувачем сформульована ідея і завдання, проведено аналіз, зроблені висновки].

40. Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П., Олифиренко В.В. Происхождение специфических запахов у рыб-сестонофагов в водоемах юга Украины // Стратегия развития аквакультуры в условиях ХХI века. – Минск. – 2004. – С. 103–104. [Здобувачем поставлена задача, проведено аналіз літератури, виконана експериментальна частина, зроблені висновки].

41. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П. Агроэкология и рыбоводство // Ресурсосберегающие технологии в аквакультуре. – Адлер. – 1999. – С. 174–175. [Здобувачу належить ідея, ним проведено збір фактичних даних, зроблені висновки].

42. Шерман И.М., Пилипенко Ю.В., Краснощек Г.П. Экологические аспекты ресурсосберегающей технологии производства рыбы в малых водохранилищах // Современное состояние и перспективы развития аквакультуры. – Горки. – 1999. – С. 58–61. [Здобувачем сформульовані екологічні положення, зроблені висновки].