Мы встречаем различную степень приспособленности к жизни в водной среде. Ряд растений, которые живут при условии периодического затопления. Далее, многие водные растения, скорее подавляющее большинство их, представляют уже очевидную приспособленность к жизни в водной среде, обладая особыми  характерными  для водной среды чертами внутреннего строения и внешнего расчленения. Однако большинство этих растений не вполне порвало еще с наземной жизнью. Нередко мы наблюдаем, что при высыхании водоема, обитающие в нем растения, даже рдесты не отмирают, продолжают жить, совершенно видоизменив свою внешнюю форму и потеряв особенности внутреннего строения, свойственные жизни в воде. [7]

Растения, для которых вода является не просто экологическим факторо, а средой обитания, составляют особую группу водных растений, их называют гидрофитами. Гидрофиты (от греческого «гидро» – вода, «фито» – растение) – это растения, которые растут полностью или частично погруженными в воду. К гидрофитам относятся все виды водных растений – водоросли и цветковые. Среди  последних в качестве примеров  можно назвать кувшинку белую, кубышку желтую, частуху, стрелолист, элодею, ряску и др.

Водная среда существенно отличается от воздушной. В ней особый световой и температурный режим, другой газовый  и минеральный составы, иная плотность среды и т.д. В водоеме всегда темнее, чем на суше. Т.к. от водной поверхности отражается значительная часть солнечных лучей, то в глубь водоема света  проникает мало. В водоеме с прозрачной водой света проникает больше, чем в те, где в водоеме содержится много ила, микроскопических организмов. 

Поскольку гидрофиты никогда не испытывают  недостатка в воде, лимитирующим в их развитии становится фактор питания. Фотосинтез происходит на свету. Прежде всего, конечно, за счет использования углекислого газа, растворенного в воде. В атмосфере его доля крайне мала. Значит, диффундировать в воду, если в воде содержание растворенного СО2  уменьшается, он не может. Потребляя растворенный углекислый газ СО2 растения снижают содержания его в воде и оказываются в неблагоприятных условиях.

Другим тормозом в  ассимилятивной деятельности гидрофитов является неподвижность  воды. В экспериментах Ф. Гесснера при застое воды всего в течение двух часов интенсивность ассимиляции резко падала. Если держать водные растения постоянно в застоялой воде, то явные признаки голодания обнаруживаются даже, когда остальные факторы (свет, температура,   наличие    карбонатов   и  т.   д.)   оптимальны.   Погруженные растения «хотят»  купаться не только в свете, но и в воде, постоянно движущейся, омывающей ассимилирующие поверхности. Ф. Гесснер, замерив,   влияние   такого   купания,    нашел, что   при         движении    воды интенсивность фотосинтеза сильно    расчлененных    листьев   увеличивается   на   15%   по   сравнению  с интенсивностью в стоячей воде, а нерасчлененных даже на 35 % . 

Образующейся  при фотосинтезе кислород не весь уходит в окружающую среду, часть его скапливается в межклетниках и в воздушных полостях растений – аэрокамерах. Эти полости обеспечивают растениям большие размеры при очень незначительной объемной массе. Поэтому стебли и листья гидрофитов так свободно располагаются в воде; вырванное из грунта растения всплывают с током воды перемещаются в другие участки водоема и, освоив новые территории, укореняются.

Кислород из межклетников используется и для дыхания. Но дышат гидрофиты и поверхностью листьев, стебля молодой лист погруженного растения начинает фотосинтезировать, когда листовая пластина развернется. У растений, уже имеющих плавающие листья (кувшинки, водный банан и др.), молодой лист разворачивается только на поверхности воды. А в подаче кислорода к корням растений наибольшие участие принимают не молодые, а старые листья, переставшие фотосинтезировать.

Ф. Гесснер установил, что у кувшинок существует нисходящая подача кислорода сверху вниз, от листа к корням. Кислород поступает через устьица верхней стороны плавающего листа; солнце, разогревая лист, нагревает и находящиеся в нем водяной пар. Смесь пара и кислорода устремляется к черешку и вниз к корням. Пока сохраняется упругость нагретого пара, идет проталкивание богатого кислородом воздуха вниз, к корням (Г. Вальтер, 1975г.). 

Многие гидрофиты (как с плавающими листьями, так полностью погруженные) дышат, а главное, обеспечивают воздухом корни через старые листья. По мере появления новых листьев внутри розетки внешние листья, старые, чуть сильнее отклоняются от вертикали в сторону по сравнению с молодыми, активно фотосинтезирующими листьями. С появлением все новых листьев в центре розетки, зрелые лист за листом переходят на периферию, к функционированию в качестве «легких». По мере перехода в стадию неассимилирующих, стареющих листья один за другим все больше отклоняется еще более состарившиеся листья. Конечно, процесс этот медленный. Лист, надобность в котором отпадает, сильнее отклоняется в сторону, черешок выгибается дугой, при этом вершина листа может упереться в грунт. Через 2-3 дня ненужный растению лист начинает быстро разрушаться, иногда всего за несколько часов его пластинка буквально разваливается. Утративший пластинку черешок ненадолго переживает лист – через 2-3 дня от него ничего не остается, он распадается на волокна.

Если же старый лист не утратил для растения функциональную ценность, но его пластинка по каким-либо причинам разрушилась, черешок может быть упругим еще несколько недель, а то и месяцев. 

В природных пресных водоемах растения развиваются не изолированно  от других живых организмов, а в совокупности с ними. Разные условия среды способствуют образованию различных комплексов живых организмов. Природные тропические комплексы пресных вод весьма стабильны, изменения в них происходят медленно и незаметно. В умеренных широтах под воздействием человека эти изменения могут происходить значительно быстрее. Но и незначительное влияние ведет к изменению жизни в водоемах.

Для благоприятного развития плавающих растений особенно важна интенсивность освещения.[6]

Растения прибрежной области можно разбить на биологические группы, в зависимости от их отношения, во-первых, ко дну и, во-вторых, к водной поверхности. Прежде всего, громадное количество их укореняется в грунте  и массе. Эта вторая группа растений живет лишь в таких местах, где вода относительно спокойна, так что перенос их на дальнее расстояние, за редким исключением, не имеет места. Многие из тех растений, которые, связаны с грунтом, используют его, главным образом, как опору. Поэтому отношение водной поверхности сказывается на организации и биологии растений значительно резче, чем отношение ко дну.

         По отношению к водной поверхности растения могут быть разбиты на несколько групп. К первой группе относятся такие, вся жизнь которых проходит в толще водной массы, вплоть до размножения и появления нового поколения. Представители этой группы занимают сравнительно глубокие места прибрежной области, спускаются вниз вплоть до той границы, где глубина позволяет дойти до дна достаточному количеству лучей, необходимых для питания. Из представителей этой группы в наших водах чаще всего встречаются бесцветковые: лучица – Chara, Nitella и одно единственное цветковое растение – роголистник, возможность перекрестного опыления у этого растения обусловлена тем, что пыльца, отрывающаяся от цветков, имеет удельный вес равный 1, и поэтому свободно носится в водной толще, пока не прикоснется к рыльцу.

Вторую группу водных растений составляют те, которые проводят под водой свою индивидуальную жизнь, но выдвигают на воздух цветы. Опыление происходит с помощью насекомых или ветром. Эта группа чрезвычайно обширна, она охватывает, прежде всего, (за единичным исключением) всю обширную семью рдестов – Potamogeton, имеющих очень сильное распространение в наших озерах, и элодею – Elodea, иногда разрастающуюся на огромных пространствах; помимо того, сюда входят такие распространенные растения, как пузырчатка, лютик и уруть. Так как растения 1 и 2 группы своими вегетативными частями погружены в воду, то они получили название погруженных или подводных растений.

Третья группа охватывает растения, поднимающиеся до границы воздуха и под своими листьями, как кувшинка, кубышка, гречиха земноводная и др., или листовидно-расширенные стебли, как мелкая ряска. Цветы этих растений плавают по поверхности или поднимают свои головки в воздух. Эти растения использует воздух, отчасти, и для цели питания, так как они имеют устицы на верхней стороне листьев. Представители этой группы носят названия растений с плавающими листьями.

Четвертая группа охватывает растения уже на половину связанных с воздухом, выставляющих над поверхностью воды большую или меньшую часть своих зеленых стеблей и листьев и использующих газы воздуха, также через устицы листьев, но гораздо в большем масштабе. Они как будто спустились с суши, погрузив в воду свои нижние части. Сюда относятся: камыши, тростники, хвощи и т.п. Растения четвертой группы называются надводными.

Прибрежные заросли одевают широкой полосой берега наших озер. Лишь очень открытые берега подветренной стороны бывают лишены крупной растительности. Обычно различные типы растений, поднимающихся над водой, с плавающими листьями, погруженные располагаются отдельными полосами, группируясь главным образом в зависимости от глубины. У самого берега, прежде всего, тянутся заросли тростников, камышей, хвощей и т.п. Образуя над поверхностью воды густую щетину из узких, точно стоящих высоких стеблей и линейных листьев. Далее к центру озера камыши уступают место целому ряду растений, не поднимающихся выше уровня воды, за исключением периода цветения, или распластывающих свои листья по воде (кувшинка), или поднимающих их почти до поверхности, так что они прекрасно видны через тонкий слой воды (рдест). Далее уже идут растения, которые располагаются близко ко дну. Часто, однако, заросли различных типов заходят друг на друга и дают смешанные сообщества.

Кроме того, видовой состав высших водных растений не остается одним и тем же во времени, на протяжении ряда лет он более или менее значительно меняется. Происходит это от того, что, во-первых, растения истощают почву, высасывают необходимые им соли, а во-вторых, растения некоторых видов выделяют в грунт в котором они укрепляются, вредные для себя вещества и тем самым прекращают свое дальнейшее развитие и погибают. На их месте развиваются другие виды, для которых эти растения являются полезными. Так происходит смена видового состава растительных сообществ в водоеме, вследствие тех изменений окружающей среды, которые вызываются жизнедеятельностью самих растений (сукцессия).

Динамику численности большинства гидрофитов невозможно объяснить из-за слабой изученности их биологии.

         Изучение сообщества гидрофитов существенно различалось по устойчивости к резкой смене гидрологического режима водоемов и по скорости восстановления состава и структуры в последующие годы с относительно постоянными гидрологическими условиями.

         Для ценозов, занимающих глубоководные не обсыхающие места обитания (кубышки желтые, многокоренника обыкновенного, рдеста блестящего), характерна способность сохранять флористический состав в годы с разным гидрологическим режимом. Покрытие доминирующих видов снижается после засухи и восстанавливается на 4-5 годы.

         Реакция ценозов на пересыхания местообитаний может быть неоднозначна. В сообществе манника большого при пересыхании не наблюдается снижение роли доминанта, но изменяется флористический состав. В фитоценозе рдест маленький – рдест сплюснутый – многолистник погруженный при засухе доминанты погибает и резко изменяется видовой состав. Восстановление сообщества по видовому составу и соотношение доминантов происходит на 2-4 годы.

         На территории заповедника представлены старицы всех стадий развития: от формирующейся до отмирающих в различных формах. Динамика зарастания пойменных водоемов зависит от стадии зарастания, положения относительно русла реки, прохождения по ним течения весеннего половодья, гидрологических условий года и предшествующих лет. На стадии формирования старицы зарастание ее идет быстрыми темпами, сукцессия растительности ярко выражена, лежащее вне действия русло реки зависит от морфометрии водоемов и прохождения потока вод в половодье. В глубоководных и промываемых водоемах скорость сукцессии очень мала. В старицах, лежащих в скоростной тени потоков вод, сукцессионные изменения более заметны, но они затушевываются разногодичными флуктуациями зарастания. В таких озерах происходит периодическое разрушение ценозов гидрофитов при обсыхании местообитания.  Возникшие после группировки всходов гидрофитов следует рассматривать как инициальную фазу новой линии развития растительности озера. Реки и озера имеют тенденцию к отмиранию из-за выполнения ложа автохнонным материалом и илистым аллювием: отмирание таких озер происходит медленно и имеет прерывистое течение. Наиболее быстро происходит отмирание стариц в зоне дренирующего действия русла и в зоне накопления руслового аллювия. Это определяет и быстрые сукцессионные изменения растительного покрова отмирающей старицы. Таким образом, наиболее заметные сукцессионные изменения растительности характерны для формирующихся и отмирающих стариц в зоне дренирующего действия русла и зоне накопления руслового аллювия. Менее всего заметны сукцессионные изменения в промываемых водоемах поймы.

         Динамика растительного покрова зависит как от обсыхания в засушливый год, разрушающего фитоценоза на прибрежных участках и позволяющих продвинуться гидрофитам на глубоководную часть озера, так и от повышенного уровня воды выше предела, которые могут перенести   группировки гидрофитов на глубоководных местах обитания. Отмирающие старицы полностью зарастают манником большим, рдестом блестящим, глубже – камышом озерным, позже – ивами. Отмирание стариц в указанной форме происходит очень медленно, в многоводные годы прерываются, что изменяет характер зарастания. Только в случае приближения к отмирающей старице русла и возобновления его дренирующего действия на старицу сукцессия заметно ускоряется.

         Наиболее быстрое отмирание стариц, сопровождаемое выраженной сукцессией растительности, происходит при заносе пойменного водоема русловым аллювием из приблизившегося русла реки.

Основным фактором, обуславливающим распределение растительности в водоемах ХГПЗ, является: весенний паводок, глубина водоема, сила ветра, вызывающая движение воды и грунта водоема. Эти экологические условия в водоемах заповедника определяют видовой состав водных и прибрежных растений, характер строения ассоциаций, размещение, а также их продуктивность.

Для классификации гидромакрофитов мы пользовались в основном разделением на группы по Кацу (1936).

Глубокая поемость ограничивается развитием водной растительности в условиях среднего течения реки Хопёр, это особенно заметно в развитии тростника. Поемость резко изменяет состав растительности в «старых» озерах, подвергнутых промерзанию воды до дна. В этом случае уменьшается процент зарастания водоема растительностью.

Распределение высшей водной растительности в озерах заповедника характеризуется поясностью и заросливостью. Всего выделено 3 основных пояса и 1 промежуточный. Первый пояс состоит из ассоциаций, в которых преобладают растения со стеблями и листьями над поверхностью воды, 2 – из ассоциаций прикрепленных к грунту растений с верхними листьями, плавающими на воде, 3 – из ассоциаций с растениями, прикрепленными и целиком погруженными в воду, 4 – промежуточный пояс со свободно плавающими ассоциациями, которые могут входить во все пояса. Внутри пояса ассоциации примыкают одна к другой с постепенным уменьшением в них высоты эдификаторов.

Водоемы заповедника делятся на 3 основных типа:

Первый тип озер характеризуется наличием некоторых черт алиготрофии с зарастанием растительностью на 30 % («молодые»).

Второй тип относится к эвтрофным, с зарастанием до 75 % (озера «среднего возраста»).

К третьему типу относятся озера, которые по классификации Фореля именуются прудами, с зарастанием растительностью на 100% («старые»).

         Если классифицировать водоемы строго по характеру питательных веществ, растворенных в воде озера, то все их можно считать эфтропными с разными стадиями зарастания. Первый тип находится на ранней стадии зарастания, второй – средней стадии зарастания и третий – на высшей стадии.

         Основных ассоциаций выделено 31. Наиболее многочисленной группой ассоциаций можно считать ассоциации из растений со стеблями и листьями над поверхностью воды, их выделено 20. Ассоциаций, состоящих из прикрепленных к грунту растений с плавающими листьями, отмечено 5, из прикрепленных к грунту и целиком прикрепленных растений тоже 5.

         Экологические условия водоемов трех типов различны, поэтому в «молодых» озерах преимущественно распределены ассоциации из погруженных растений (48%), в «старых» озерах преобладают ассоциации, имеющие в своем составе корневища – 50%, в озерах «среднего» возраста основными являются ассоциации из прикрепленных к грунту растений с плавающими листьями.

         Развитие растений в ценозах продолжается до сентября. Ассоциации, в которых основные растения теплолюбивые (рдест пронзеннолистный, уруть и др., начинающие вегетировать в конце весны), продолжают это развитие в сентябре.

История возникновения Хоперского заповедника тесно связана с задачей сохранения и восстановления эндемика России, пушного уникального зверя – русской выхухоли. Немного на нашей планете млекопитающих, история которых исчисляется десятками миллионов  лет.

В настоящее время заповедник является научно – исследовательским учреждением, земли и воды в границах которого со всеми  находящимися на них природные объекты изъяты из хозяйственного пользования. Они служат эталоном природы, естественным хранилищем генетического фонда живых организмов и используется в научно – исследовательских и культурно просветительских целях.

Заповедник расположен на юго-востоке Воронежской области на границе степной и лесостепной географических зон, на территории трех административных  районов: Новохоперского, Поворинского и Грибановского. Он вытянут вдоль берегов Хопра на 50 км с севера на юг. Ширина заповедного массива колеблется от 1.5 до 9.0. С целью смягчения антропогенного влияния организована охранная зона общей площадью 29.8 тысяч га. Площадь самого  заповедника 16.2 тысяч га  и  представлена в основном пойменными ландшафтами (84%). Территория рассекается самым крупным притоком Дона – рекой Хопер. Расчленив древнюю ледниковую породу равнину, русло Хопра образовало три четко выраженные географические зоны – коренной берег, пойму и надпойменную террасу.

Река Хопер – это основная водная артерия, с деятельностью которой связаны практически все заповедные урочища. Для заповедника характерен высокий уровень обводненности территории и межень, здесь насчитывается около 300 пойменных озер. Площадь акватории в целом составляет  971 га. Весенние паводки охватывают всю пойму, увеличивая всю водную поверхность реки в 12 раз, затопляя около 80 % заповедной территории.

Пойменные водоемы интересны наличием редких роголистников, самого мелкого цветущего растения – вольфии бескоренной, сальвинии плавающей и водяного орех (чилим), занесенного в красную книгу СССР.[5]

В условиях остро стоящих современных проблем экологии Хоперский заповедник привлекает ученых натуралистов и любителей природы, пропагандирующих природоохранительные идеи.

По А.А. Корчагину (1976)            По И. М. Распопову (1961, 1968, 1971)

Ярусы:                                                               Подъярусы:               

1. надводный                                              1. Надводных растений

2. надводный                                              2. Тоже

3. подводный                                              0. Плавающих растений

                                                                    -1. Погруженных растений.

                                                                    -2. Тоже.

По Б.А. Быкову (1957)                   По В.М. Катанской (1956, 1970)

5. надводных трав                                           Ярусы:

4. плавающих трав.                                  1. надводный (высокие,

3. высоких трав.                                           средние и низкие надводные

2. низких трав.                                              растения)

1. придонных трав.                                  2. Ярусы плавающих растений 

                                                                       и растений с плавающими

                                                                       листьями.

                                                                   3. подводные (высокие,

                                                                       средневысокие подводные

                                                                       растения.

                                                                   4. придонные (маленькие,

                                                                       приземистые растения)

                                                                   5. придонные растения.

Озеро Большое Голое расположено в ХГПЗ в 122-м квадрате 5-го обхода Центрального участка. Площадь – 16,9га. Длина по медиане 1400м., максимальная ширина на месте трансекты 115м преобладающая 107м. верхний и нижний концы низкие, тонкие. Левый берег – низкий, твердый, пологий. Правый берег – низкий, твердый, крутой, а частью высокий, твердый, крутой и иловато-суглинистый. Озеро прилегает левым берегом к надлуговой террасе, за которой расположено село Варварино, к нему почти на всем протяжении примыкают огороды. Правый берег примыкает к лесу, состоящему из ветловых пород. Как левый, так и правый покрыты частично тальником. Дно твердое, неродное. Грунт – серый и черный. Максимальная глубина на месте трансекты 243см. преобладающая – 110см. питание в основном паводочное. Запас воды в озере пополняется также круглогодичным притоком из озера Малое Голое через ерик, несущий круглый год воду из Хопра в Большое Голое озеро.

Химический состав воды.

рН – 6,7                                                         Кальций – 27,1                            

Жесткость – 2,3                                            Магний – 12,2

Щелочность – 2,7                                         Азот нитратный – 0,01

Сульфаты – 18,7                                           Азот нитратный – 5,8

Хлориды – 20,3                                            Железо – 0,19 [4]

Озеро Ульяновское относится по возрасту к одному из самых древних озер поймы, так как расположено на левобережной террасе. Он отделен от поймы намытыми валами, вследствие чего заливаются только в самые высокие паводки. Расстояние до русла Хопра по прямой составляет 1,62км. В зависимости от уровня воды каждого года меняется в течение сезона длина береговой линии озера. Гидрологический режим озера описывается высотой уровня воды, а также величиной сработки уровня за сезон (разница между максимальным уровнем воды весной после паводка и уровнем воды в период установления льда). Для Ульяновского озера эта величина колеблется от 28 до 45см, что очень немного. Такой стабильный уровень поддерживается за счет сильно развитых родников. На Ульяновском озере постоянно проводятся исследования. Ведутся наблюдения за его гидрологическим режимом, изменениями видового состава высшей водной растительности.

На данный момент озеро Ульяновское представляет собой  небольшой, около 450м в длину 115м в ширину, полузаболоченый (в южной части0 водоем. Его глубина в летний период около 330см. Озеро испытывает сильную антропогенную нагрузку: по берегу озера постоянно пасут скот, озеро является водоемом для водопоя и купания скота, рядом проходит дорога и ЛЭП, часто бывают туристы. Температура поверхностного слоя воду 26,5. Прозрачность 29см. Кислородный режим 7,4мл/л.

Химический состав воды.

рН – 7                                                      Кальций - 4

Жесткость – 0,5                                      Магний – 3,6

Щелочность – 0,8                                   Азот нитратный – 0,02

Сульфаты – 19,2                                     Азот нитратный – 2,7

Хлориды – 9                                            Железо – 0,19 [4]