О размещении искусственного рифа в Каспийском море Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2016, том 22, №2 (67), с. 87-92.

= ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ

УДК 574.58

О РАЗМЕЩЕНИИ ИСКУССТВЕННОГО РИФА В КАСПИЙСКОМ МОРЕ © 2016 г. Ф.Ш. Амаева, М.М. Алигаджиев, А.А. Абдурахманова

Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН Россия, 367000, Махачкала, ул. М. Гаджиева, 45. E-mail; a_frana@mail.ru

Поступила 10.02.2015 г.

Многолетние исследования донных биоценозов и сообществ обрастания западного прибрежья Среднего Каспия показали, что в южной части исследуемого района количественные параметры и видовое разнообразие на порядок выше, чем в северной. Учитывая тот факт, что одним из основных лимитирующих условий для их развития является отсутствие подходящих субстратов, для решения этой проблемы рекомендуется размещение искусственных рифов. Освоение гидробионтами дополнительных субстратов, размещенных в акватории, приводит к увеличению видового разнообразия и биомассы в богатой биогенными веществами, микроорганизмами и личинками обрастателей в зоне искусственного рифа.

Происходящие за последние десятилетия экологические изменения на Каспии в связи с поднятием уровня моря и антропогенным воздействием - с одной стороны, и влиянием вселенца гребневика - с другой, повлекли за собой резкое снижение кормовой базы промысловых рыб, и для нормального функционирования отдельных звеньев морской экосистемы требуется вмешательство человека. В работе анализируются возможности использования искусственного рифа как одного из способов управления гидробиологическим режимом береговой акватории Каспийского моря.

Ключевые слова: искусственные рифы, обрастания, биоценоз, кормовая база, прибрежье, Каспийское море.

Повышение продуктивности прибрежных сообществ одна из актуальных задач современной гидробиологической науки. Создать благоприятные условия для формирования и развития биоценозов обрастаний и, как следствие, для укрепления кормовой базы этого района прибрежья позволит создание искусственных рифов (ИР). Искусственные рифы экологически и поведенчески контрастные с естественным фоном неподвижные или дрейфующие конструкции (Пупышев, 1988). Это подводные конструкции, специально созданные человеком с целью повышения биологической емкости среды и, следовательно, ее продуктивности. Кроме увеличения кормовой базы ценных пород рыб, размещение ИР способствует самоочищению морской воды, так как подавляющая часть обрастателей представлена фильтраторами, способными утилизировать загрязнители, выполняя роль естественного биофильтра.

В Каспийском море имеется предварительный опыт размещения небольших рифовых модулей в Северном Каспии в порядке научного эксперимента по изучению их влияния на кормовую продуктивность морских акваторий и поведение рыб (Беляева и др., 1990) и на биодеградацию нефти (Ушивцев и др., 2008, Ушивцев, 2009; Ахмедова, и др., 2011).

В соответствии с существующими представлениями практическая реализация проекта размещения ИР в прибрежной зоне моря может иметь не только положительные, но и отрицательные последствия. Поэтому оптимизацию размеров ИР следует проводить в несколько этапов, каждый из которых сопровождая дополнительными исследованиями, направленными на выявление изменений гидробиологических условий в районе ИР. Для получения положительного результата важно учитывать материалы и конструктивные особенности, способы установки и эксплуатации, экономические, биологические,

экологические и другие аспекты этой проблемы. Опыт, накопленный в России и зарубежных странах, показывает, что за 3-4 года после установки ИР в районе их размещения, происходит повышение альгомассы в десятки раз, биомассы беспозвоночных на 2 порядка, ихтиомассы - на порядок. Окупаемость затрат (в зависимости от конструкции рифа) происходит в течение 7-30 лет. Целесообразным представляется проектирование ИР по естественному рифу с учетом помимо чисто технического подобия (форма, размеры и т.д.), экологического подобия, т.е. взаимоотношений в естественных биотопах.

Материал и методика

В работе использован гидробиологический материал, собранный в прибрежной акватории дагестанского района Каспийского моря в 2006-2013 гг. Для изучения фауны обрастаний были проведены сравнительные исследования в различных районах дагестанского прибрежья Каспийского моря. Пробы бентоса отбирали дночерпателем Петерсена (0.025 м). Материал фиксировали 4% формалином, лабораторную обработку проводили по стандартным методикам (Жадин, 1960; Инструкция.., 1977; Современная типовая методика..., 2002).

Результаты и обсуждение

В береговой акватории Каспийского моря существует 2 массовых вида зоомакробентоса, способные формировать долговременные сообщества обрастания - Balanus improvisus Darvin и Mytilaster lineatus Gmelin. Другие сессильные формы (усоногие раки Balanus eburneus Gould., моллюски Dreissena polymorpha distincta Pallas, полихеты Mercierella enigmatica Fauvel, гидрозои Cordilophora caspia Pallas и мшанки Conopeum seurati Canu) встречались в единичных экземплярах.

В исследованных сообществах подвижные формы составляли 77% в биоценозх обрастаний и были представлены, в основном, ракообразными. Для бокоплавов (Amphipoda) отмечено 11 видов семейств Gammaridae и Corophiidae. Остальные - это остракоды Cyprideis litoralis Brady, кумовые раки Pterocuma pectinata Sowinsky и Stenocuma gracilis G.O. Sars, креветки Palaemon elegans Rathke и Palaemon adspersus Rathke, а также краб Rhithropanopeus harrisii Gould. Из червей наиболее распространенными были полихеты Nereis diversicolor O.F. Muller, в меньшей степени - нематоды (Enoploides fluviatilis Micoletzky), олигохеты (Stylodrilus parvus Hrabe et Cernosvitov) и пиявки (Archaeobdella esmonti Grimm.). И, наконец, к биоценозам обрастаний были приурочены еще 2 вида моллюсков - Theodoxus pallasi Ldt и Cerastoderma lamarcki Reeve, которые играли второстепенную роль в сообществе.

В определенных условиях подвижные формы в обрастании могут играть значительную роль не только в видовом, но и в количественном отношении. Подвижные раки (Gammaridae, Corophiidae, Decapoda, Cumacea и др.) встречаются в обрастаниях, но, как правило, в небольшом количестве. В прибрежных обрастаниях по данным биомасс среди подвижных форм доминировали декаподы (до 115 г/м2) и гаммариды (до 57.9 г/м2), а корофииды и многощетинковые черви нереиды в значительной мере занимали подчиненное положение (соответственно, 16.5 г/м2 и 15 г/м2).

В олигомиксном сообществе между видами обрастателей существует большое число топических и трофических связей. В разных биотопах преобладали различные виды и группы. Кроме конкуренции между видами большое значение имеет хищничество, в результате которого может существенно меняться состав обрастания, а нередко и процесс сукцессии. Первые поселенцы ограничивают или исключают развитие других видов. В формировании обрастаний отмечались случаи как привлечения, так и подавления оседания последующих обрастателей первыми. Известно также, что многие организмы-обрастатели на начальных этапах привлекают личинок своего вида, но по мере роста препятствуют их массовому оседанию (Connell, 1983; Young et al, 1998; Кулаковский, Сухотин, 1988; Sukhotin, Kulakowski, 1992; Osman, Whitlatch, 1995; Халаман, Комедиантов, 2007; Халаман и др. 2008).

AMAЕBA, AЛИГAДЖИЕB, AБДУРAХMAНОBA

89

Различия в оптимальных условиях, интенсивности размножения и продолжительности нахождения личинок в планктоне способствуют снижению конкуренции 2-х основных видов каспийских обрастателей (Б. improvisus и M. lineatus) уже на стадии пелагического развития. В исследованных сообществах обрастания на начальных этапах для митилястеров и балянусов также была отмечена более высокая внутривидовая конкуренция, чем межвидовая, что говорит об устойчивости сообщества и его экологической пластичности. В формирующемся сообществе обрастания организмы различных таксономических групп адаптируются, минимизируя конкуренцию за пищу, а прикрепленные формы (митилястеры и балянусы) - за субстрат. Макрофиты развивались немного выше или ниже на не занятой гидробионтами поверхности. В биоценозах обрастаний Б. improvisus и М. 1теаШ оседали на участках, лишенных макрофитов, на нижней стороне камней в придонном слое, в расщелинах или вдоль линии уреза воды (рис.).

Рис. Примеры пространственного распределения обрастаний на камнях в дагестанской части береговой акватории Каспийского моря. Fig. Examples of the spatial distribution of biofouling on stones in the Dagestan coastal aquatic area of the Caspian sea.

Aнализ функционирования основных пищевых группировок, характерных для каспийских прибрежных сообществ обрастания, показывает, что, по-видимому, в новом сообществе в пределах ИР не будет значимой пищевой конкуренции. Основные группы организмов, потребляя пищевые вещества из разных придонных слоев воды и разных слоев грунта, создают ярусность и снижают конкурентную напряженность.

В большинстве исследованных биоценозов по биомассе преобладали моллюски.

Особенно эта тенденция прослеживалась в южных районах (прибрежья городов Избербаша и

Дербента), где биомасса моллюсков составляла больше половины от общей биомассы

обрастателей. В прибрежном районе г. Дербента в обрастаниях каменных гряд средняя

плотность поселения и биомасса моллюсков, сформированная в основном за счет M. lineatus,

составляли, соответственно, 2620 экз./м2 и 328.28 г/м2, при этом общая биомасса «-» 2 обрастателей равнялась 506.4 г/м .

Известно, что видовой состав донных организмов зависит, в том числе, и от качества грунта. Дагестанская прибрежная акватория Каспийского моря условно подразделяется на 2 участка - северный и южный. Северный участок, расположенный между о. Чечень и Махачкалой, характеризуется пологим уклоном дна и постепенным возрастанием глубин. Грунты здесь преимущественно илистые и илисто-песчаные. Такие грунты относятся к категории мягких и имеют высокую степень подвижности, особенно во время штормового волнения, что не позволяет развиваться донным сообществам. Южный участок,

расположенный между Махачкалой и р. Самур, характеризуется крутым склоном дна. Грунты здесь, ракушечные с небольшой примесью ила и песка. В зоне же прибоя преобладают песчаные грунты и местами встречаются скальные обнажения.

Донные сообщества B. improvisus и M. lineatus в дагестанской части Каспия приурочены к жестким грунтам прибрежных скал, камней, гравия и глубоководных ракушечников. В северной части этого района они встречаются редко и не образуют здесь высокую биомассу. Здесь на песках с илом и чистых илах с большим количеством органического детрита представлены сообщества Abra ovata Phil., C. lamarcki и N diversicolor. Общая биомасса бентоса менялась по ареалу, испытывая колебания в сезоне и по годам в довольно широких пределах (от 20 до 87 г/м2). Руководящий вид A. ovata по биомассе составлял около 80% от общей биомассы. Биомасса характерных видов первого (Nereis и Cardiidae) и второго порядков (Oligochaeta) была значительно меньше и составляла соответственно, 16.5 и 3.6%.

В южной части дагестанского прибрежья средняя биомасса бентоса была на порядок

выше и составляла на разрезах г. Избербаш, г. Дербент и р. Самур, соответственно, 84,59 2 2 2 г/м , 524.36 г/м и 185.4 г/м . Создание искусственного сооружения в северной части

дагестанского прибрежья Каспия приведет к формированию нового многоярусного

сообщества, в котором получат развитие различные жизненные формы, приуроченные в

естественной среде как к твердым, так и мягким грунтам. Помимо ценного в кормовом

отношении обитателя илистых грунтов моллюска A. ovata, на искусственных субстратах

получат развитие ценные кормовые объекты: полихета N diversicolor, креветки P. elegans и P.

adspersus, крабики Rh. harrisii, рачки отрядов Cumacea и Amphipoda (семейств Gammaridae

Corophiidae). Взрослые формы B. improvisus не входят в рацион бентосоядных рыб, личинки

балянуса активно потребляют молодь сельдей и входят в рацион кильки. Поэтому, массовое

развитие оседающих на рифах балянусов также благоприятно отразится на обеспеченности

кормом планктоноядных рыб. В становлении нового сообщества немаловажная роль будет

принадлежать также макрофитам. Макрофиты дают вспышку численности и биомассы

сообщества ИР, становятся дополнительным источником кислорода, пищи для

растительноядных животных, субстратом для откладывания икры рыбами, а также

убежищем для их молоди. Кроме того, они способны поглощать и аккумулировать

значительное количество биогенных веществ и осуществлять детоксикацию нефтяных

углеводородов.

Обрастание, как экотонное сообщество, включающее планктонные и бентосные организмы, является одной из наиболее перспективных групп гидробионтов, так как способно адаптироваться к изменениям экологических факторов среды. Размещение ИР в северной части дагестанской акватории Каспийского моря значительно улучшит экологическую ситуацию, так как восполнит дефицит твердых субстратов, на которых получат развитие сообщества обрастания, характеризующиеся высоким видовым разнообразием, а также численностью и биомассой гидробионтов. Это приведет к повышению кормовой обеспеченности промысловых пород рыб и, как следствие, биологической продуктивности моря, а также к активизации процессов самоочищения морской среды.

Заключение

Повышение продуктивности прибрежных сообществ, путем создания благоприятных экологических условий для гидробионтов, особенно актуально для изначально бедных экосистем акватории Среднего Каспия. Многолетние исследования донных биоценозов и сообществ обрастания западного прибрежья Среднего Каспия показали, что в южной части исследуемого района количественные показатели и видовое разнообразие на порядок выше, чем в северной. В формировании биомассы донных беспозвоночных основная роль принадлежит приуроченным к жестким грунтам и обрастаниям прибрежных камней

моллюскам. В северных районах дагестанского прибрежья Каспия одним из основных лимитирующих условий для их развития является отсутствие подходящих субстратов, здесь решить эту проблему можно при помощи размещения искусственных рифов. Освоение гидробионтами дополнительных субстратов приведет к увеличению видового разнообразия, созданию экологической устойчивости нового сообщества. Биотоп в зоне искусственного рифа, богатый биогенными веществами, микроорганизмами и личинками обрастателей, будет привлекать подвижные формы, давая вспышку их биомассы. Создание искусственного сооружения в северной части дагестанского прибрежья Каспия приведет к формированию нового сообщества, которое повысит кормовой потенциал акватории.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ахмедова Г.А., Ушивцев В.Б, Монахова Г.А., Галактионова М.Л. 2011. Формирование донной фауны в Северном и Среднем Каспии в районе установки искусственных рифовых модулей // Известия ДГПУ. №3. С. 47-51. Беляева В.Н., Боровиков И.В., Инжеватов А.В., Колмыков Е.В., Степанова Т.Г. 1990. Опыт создания искусственных рифов в прибрежных акваториях Каспийского моря // Сб. науч. трудов ВНИРО «Искусственные рифы для рыбного хозяйства». М. С. 235. Жадин В.И. 1960.Методы гидробиологического исследования. М.: Высшая школа. 189 с. Инструкция по сбору и обработке планктона. 1977. М.: ВНИРО. 72 с.

Кулаковский Э.Е., Сухотин А.А. 1988. Развитие поселений мидий на Белом море // Рыбное

хозяйство. № 9. С. 46-47. Пупышев В.А. 1988. Искусственные рифы // Рыбное хоз-во. М., № 6. С. 68-69. Современная типовая методика биологических исследований водных экосистем. 2002. Махачкала. 133 с.

Ушивцев В.Б., Водовский Н.Б., Галактионова М.Л., Курапов А.А., Монахов С.К. 2008. Экологические и экономические предпосылки к созданию на акватории Северного Каспия искусственных рифовых зон //Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. №5. С.78-83. Ушивцев В.В. 2009. Особенности развития локальных биоценозов и ихтиофауна на искусственных рифах Северного Каспия // Мат-лы Международной отраслевой студенческой научно-технической конференции (Владивосток, 14-17 сентября 2009 г.). Владивосток: Дальрыбвту, Ч. 1. С. 104-108. Халаман В.В., Беляева Д.В., Флячинская Л.П. 2008. Влияние экскреторно-секреторных продуктов некоторых животных - обрастателей на оседание и метаморфоз личинок Styela rustica (Ascidiae) // Биол. моря. Т. 34. №3. С. 200-204. Халаман В.В., Комендантов А.Ю. 2007.Взаимное влияние видов-обрастателей Mytilus edulis, Styela rustica и Hiatella arctica из Белого моря на их выживаемость и скорость роста // Биол. моря. Т. 33. №3. С. 176-181. Cornell J.H. 1983. On the prevalence and relative importance of inter-specific competition:

evidence from field experiments // Amer. Nat. Vol. 122, no. 5. P. 661-696. Osrnan R.W., Whltlatch R.B. 1995. The influence of resident adults on larval settlement: experiments with four species of ascidians // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 1995. Vol. 190. P. 199220.

Sukhotin A. A., Kulakowski E.E. 1992. Growth and population dynamics in the mussels (Mytilus

edulis L.) cultured in the White Sea // Aquaculture. Vol. 101. P. 59-73, Young E.F., Bigg G.R., Grant A., Walker P., Brown J. 1998. A modelling study of environmental influences on bivalve settlement in the Walsh, England // Mar. Ecol. Progr. Ser. Vol. 172. P. 197-214.

ABOUT THE QUESTION OF PLACEMENT OF AN ARTIFICIAL REEF IN THE

CASPIAN SEA

© 2016. F Sh. Amaeva, M.M. Aligadzhiev, A.A. Abdurakhmanova

Precaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan scientific center RAS 367000, Makhachkala, M. Gadzhieva str., 45. e-mail: a_frana@mail.ru

Our long-term study of benthic biocenoses and fouling communities of the western coast of the Middle Caspian sea showed that in its southern part quantitative indexes and species diversity is much higher than in the northern one. One of the main limiting conditions for their development is the absence of suitable substrates, and here it is possible to solve this problem by placement of artificial reefs. Development of aquatic invertebrates on the additional substrates will lead to increased species diversity and biomass in rich in nutrients, microorganisms and larvae of fouling organisms area of the artificial reef. Thus, the creation of artificial structures in the northern Dagestan coastal part of the Caspian sea will lead to the formation of a new community, which will enhance forage potential of the area.

Taking place over the last decades ecological changes in the Caspian sea due to the raising of sea level and anthropogenous influence - on the one hand, and the influence of the invader ctenophore - on the other, led to a sharp decrease in food supply of fishes, and normal functioning of specific parts of the marine ecosystem requires human intervention. The article analyzes the possibility of using artificial reefs as a way of management of hydrobiological regime of the Caspian coastal waters.

Keywords: artificial reefs, biofouling, biocenosis, coastal zone, the Caspian Sea.