CC BY
56
ГЕОГРАФИЯ И ГЕОЭКОЛОГИЯ
2014, №3, с 118-125 2014, №3, pp. 118-125
УДК 574.4 (262.81)
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЖИМА БИОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЗАПАДНОМ ШЕЛЬФЕ СРЕДНЕГО КАСПИЯ
Ахмедова Г.А.
Дагестанский государственный университет, ул. Дахадаева, 21, Махачкала, Россия
PECULIARITIES OF BIOGENIC SUBSTANCES REGIME FORMATION ON THE WESTERN SGELF OF THE MIDDLE CASPIY.
Akhmedova G.A.
Daghestan State University, st. Dachadaeva, 21, Makhachkala, Russia
ABSTRACT. Aim. Investgation of conditions of hydrochemical regime formation in the north-westen part of the Middle Caspiy. Methods. Literature date on biogenic flow of the Volga and the data of expeditionalhydrochemical observations over 1978-1987 (January, March, May, July, September, October) in the regions of Daghestan coast of the Middle Caspiy-dopatin, coastal waters of the Terek and Sulak, Makhachkala, Caspiysk, Izberbash, Derbent, coastal waters of the Samur on the skylines of Ometers and at the bottom as for period with the largest number of continuous observation have been used for the analysis. Results. It was supposed in the paper that the content of of biogenic substances in the nerth Caspian waters depended not only upon coming with the Volga flow, but upon the other factors, regulating the modification in sea environment. Main conclusions. Knowledge of mechanism of water object functioning in the conditions of climate change andantropogenetic burden, understanding of the reaction of water object mechanism on these changes permits to plan agricultural activity in zones of its forecasting influence more rationally.
Key words: regime of biogenicsubstances, north - western part of the Caspian Sea, the Volga flow, hydrological -hydrochemical regime, seasonable changeability, long-term changeability.
Acknowledgements: The study was supported by The Ministry of Education and Science of the Russian Federation, agreement No. 14.574.21.0109 (the unique identifier for applied scientific research - RFMEFI57414X0032)
REFERENCES
Katunin D.N., Kosarev A.N. Salinity and nutrients in the North Caspian sea. Water resources. 1981. No. 1. S. 77 Katunin D.N., Hripunov I.A., Bespartochnyj N.P., Nikitina L.N., Galushkina N.V., Radovanov G.V. Vlijanie volzhskogo stoka na gidrologo-gidrohimicheskj rezhim Kaspjskogo morja [The influence of the Volga runoff on hydrolog-ical and hydrochemical regime of the Caspian Sea]. Kaspijskj plavuchij universitet. Nauchnyj bjulleten' №1.Astrahan'. 2000. S 111-118. Ahmedova G.A., Gusejnova A.D., Monahov S.K., Butaev A.M. Nekotorye osobennosti formirovanja gidrohimi-
cheskogo rezhima pribrezhnyh vod Dagestana [Some peculiarities of the hydrochemical regime of the coastal waters of Dagestan]. Vestnik DNC RAN.2000. Vyp.6 S. 101-105.
Резюме В качестве предмета исследований были выбрана концентрация биогенных веществ (азота, фосфора, кремния), т.к. круговорот биогенных веществ лежит в основе функциональной организации морских экосистем. Целью данной работы стало изучение условий формирования гидрохимического режимана западном шельфе Среднего Каспия. Для анализа были использованы литературные данные по биогенному стоку реки
Волги и данные экспедиционных гидрохимических наблюдений за 1978-1987гг. (январь, март, май, июль, сентябрь, октябрь) в районах Дагестанского побережья Среднего Каспия - Лопатин, взморье рек Терек и Су-лак, Махачкала, Каспийск, Избербаш, Дербент, взморье реки Самур на горизонтах 0м и у дна - как за период с наибольшим количеством непрерывных наблюдений. В работе высказано предположение, что содержание биогенных веществ в северокаспийских водах зависит не только от их поступления с волжским стоком, но и от других факторов, регулирующих их превращения в морской среде.Знание механизма функционирования водного объекта в условиях изменения климата и антропогенной нагрузки, понимание механизма реакции водного объекта на эти изменения позволяет более рационально планировать хозяйственную деятельность в зонах его прогнозируемого влияния.
Ключевые слова: режим биогенных веществ, северо-западная часть каспия, волжский сток, гидролого-гидрохимический режим, сезонная изменчивость, многолетняя изменчивость
Блогодарности: Исследование выполнено при поддержке Министерство образования и науки Российской Федерации, соглашение №14.574.21.0109 (уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) - RFMEFI57414X0032)
Изменению закономерностей и особенностей пространственно-временной изменчивости гидрохимических условий прибрежных условий морей, подверженных воздействию речного стока, посвящено большое число работ. Объясняется это тем, что эти районы, как правило, обладают большими биологическими ресурсами и испытывают высокую антропогенную нагрузку, а для улучшения экологической ситуации требуются подробные сведения о гидрохимических условиях существования обитающих здесь биологических сообществ. Изучение пространственно-временной динамики биогенных веществ является ключевым звеном в изучении водных экосистем, как функциональной единицы, изменяющейся во времени и пространстве под воздействием ряда факторов как природного, так и антропогенного происхождения.
Целью данной работы стало изучение влияния условий формирования на гидрохимический режим западного шельфа Среднего Каспия. В качестве предмета исследований были выбрана концентрация биогенных веществ (азота, фосфора, кремния), т.к. круговорот биогенных веществ лежит в основе функциональной организации морских экосистем. Для анализа были использованы литературные данные по биогенному стоку реки Волги и данные экспедиционных наблюдений за 1978-1987гг. (январь, март, май, июль, сентябрь, октябрь) в районах Дагестанского побережья Среднего Каспия - Лопатин, взморье рек Терек и Сулак, Махачкала, Каспийск, Избербаш, Дербент, взморье реки Самур на горизонтах 0м и у дна - как за период с наибольшим количеством непрерывных наблюдений.
Один из основных факторов формирования гидролого-гидрохимического режимов западной части Среднего Каспия - волжский сток и его трансформация. Для выяснения механизма формирования режима биогенных веществ западной части Среднего Каспия был проведен анализ многолетних данных по концентрации биогенных веществ в волжском стоке и в водах Северного Каспия. Волжский сток оказывает влияние на формирование запасов биогенных солей как в мелководной, так и в глубоководной частях моря, однако, использование этих запасов биологическими сообществами моря определяется не столько их величиной, сколько природными условиями, складывающимися в различные периоды времени в том или ином районе моря.
Из данных о сезонной изменчивости содержания биогенных веществ в водах Северного Каспия следует, что приток фосфора с волжскими водами заметно превышает поступление фосфатов планктоном только в период половодья на реке Волге. При этом, в западной части Северного Каспия влияние поступления фосфатов с волжскими водами на их содержание в морской воде ощущается лучше, чем в восточной (Ахмедова и др.2000).
Из данных о многолетней изменчивости стока биогенных веществ в половодье видно, что поступление фосфатов с водами половодья воздействует на их концентрацию в морской воде, но это воздействие ослабевает с глубиной моря (табл.1) .
Таблица 1
Сток фосфора p. Волги в половодье (тыс. тонн) и содержание минерального фосфора в водах Северного Каспия в июне, мкг/л (Катунин, Косарев, 1981; Катунин и др. 2000)
Table 1
Phosphorus flow of the Volga during flood-time (thousands of tons) and content of mineral
phosphorus in the waters of the North Caspiy in June, mkg/l (Katunin, Kosarev, 1981; _Katunin and others 2000)._
Сток фосфора р. Волги в половодье, тыс.тонн Содержание минерального фосфора в водах Северного Каспия в июне, мкг/л
Период Мине- Органи- Валовый Период Мелководная зона Глубоководная зона
ральный ческий западная часть Вся зона Западная часть Вся зона
19361955 3,0 17,0 20,0 19351955 16 - 11 9
19561959 1,5 16,3 17,8 19541959 7 5 6 5
19601970 1,4 12,4 13,8 19611970 6 7 5 5
19711977 0,9 10,6 11,5 19711975 8 5 6 6
Увеличение поступления соединений азота с полыми волжскими водами, наблюдавшееся после зарегулирования стока Волги, способствовало повышению содержания аммонийного азота в морской воде в мелководной зоне, а в глубоководной зоне его концентрация наоборот понизилась (табл.2).
Таблица 2
Сток азота р. Волги в половодье (тыс. тонн) и содержание аммонийного азота в водах Северного Каспия в июне, мкг/л (Катунин, Косарев, 1981; Катунин и др. 2000)
Table 2
Nitrogen flow of the Volga during flood-time (thousands of tons) and content of ammonium nitrogen in the waters of the North Caspiy in June, mkg/l (Katunin, Kosarev, 1981; Katunin and others 2000).
Сток азота р. Волги в половодье, тыс.тонн Содержание аммонийного азота в водах Северного Каспия в июне, мкг/л
Период Аммонийный Минеральный Органический Период Мелководная зона Глубоководная зона
западная часть Вся Зона Западная часть Вся зона
19361955 15,4 66,1 131,2 19351955 136 92 113 86
19561959 29,2 67,5 118,8 19541959 132 112 95 70
19601970 21,9 47,1 104,9 19611970 78 69 58 56
19711977 14,5 48,4 120,7 19711975 103 107 47 46
За период 1936-1977 гг. поступление кремния в Северный Каспий с водами половодья уменьшилось почти в два раза, однако концентрация кремния в северокаспийской
воде не снизилась, как этого следовало ожидать, а наоборот повысилась. Особенно заметным (почти в 2 раза) это повышение было в глубоководной зоне (табл.3).
Таблица 3
Сток кремния р. Волги в половодье (тыс. тонн) и содержание кремния в водах Северного Каспия в июне, мкг/л (Катунин, Косарев, 1981; Катунин и др. 2000)
Table 3
Silicon flow of the Volga during flood-time (thousands of tons) and silicon content of North Caspiy in June mkg/l (Katunin, Kosarev, 1981; Katunin, etc. 2000)
Сток кремния р. Волги в половодье Содержание кремния в водах Северного Каспия в июне, мкг/л
Период Сток, тыс.тонн Период Мелководная зона Глубоководная зона
Западная часть Вся зона Западная часть Вся зона
1936-1955 333 1935-1955 1563 1339 936 859
1956-1959 318 1954-1959 1815 1672 1187 1114
1960-1970 293 1961-1970 1834 1757 1161 1278
1971-1977 170 1971-1975 2117 1960 1361 1590
Анализ данных многолетней изменчивости годового стока биогенных веществ в морской воде (1936-1977гг.) в августе показывает, что после спада половодья зона влияния речного стока фосфатов на их концентрацию в морской воде уменьшается и это влияние ощущается только на мелководье (табл.4).
Таблица 4
Средний за год сток фосфора р. Волги (тыс. тонн) и содержание минерального фосфора в водах Северного Каспия в августе, мкг/л (Катунин, Косарев, 1981; Катунин и др. 2000)
Table 4
Average annual phosphorus flow of the Volga (thousands of tons) and mineral phosphorus content in the waters of North Caspiy in August, mkg/l _(Katunin, Kosarev, 1981; Katunin, etc. 2000)_
Средний за год сток фосфора р. Волги, тыс. тонн Содержание минерального фосфора в водах Северного Каспия в августе, мкг/л
Период Минеральный Органический Валовый Период Мелководная зона Глубоководная зона
западная часть Вся Зона Западная часть Вся зона
19361955 5,1 26,8 31,9 19351955 11 - 9 5
19561959 2,8 28,4 31,2 19541959 6 6 6 6
19601970 2,9 26,6 29,5 19611970 6 6 6 6
19711977 2,9 29,9 32,8 19711975 3 4 7 6
Увеличение годового стока минерального азота, наблюдавшееся после зарегулирования р. Волги вообще не повлекло за собой повышения содержания аммонийного азота в северокаспийских водах, даже в мелководной зоне оно значительно уменьшилось (табл.5).
Таблица 5
Средний за год сток азота р. Волги (тыс. тонн) и содержание аммонийного азота в водах Северного Каспия в августе, мкг/л (Катунин, Косарев, 1981; Катунин и др. 2000)
Table 5
Average annual nitrogen flow of the Volga (thousands of tons) and ammonium nitrogen content
in the waters of NorthCaspiy in August, mkg/l _(Katunin, Kosarev, 1981; Katunin, etc. 2000)_
Средний за год сток азота р. Волги, тыс.тонн Содержание аммонийного азота в водах Северного Каспия в августе, мкг/л
Период Аммонийный Минеральный Органический Период Мелководная зона Глубоководная зона
западная часть Вся зона Западная часть Вся зона
19361955 36,8 92,6 214,7 19351955 130 54 154 153
19561959 52,4 116,3 227,3 19541959 116 96 60 58
19601970 36,5 85,0 231,0 19611970 72 45 69 62
19711977 24,2 97,6 312,3 19711975 71 78 59 58
В тот же период наблюдалось уменьшение годового стока кремния в Северном Каспии, но в то же время было зарегистрировано существенное повышение концентрации кремния в водах Северного Каспия в летнюю межень. Особенно ощутимым (более чем в 2 раза) это повышение было в глубоководной зоне (табл.6).
Таблица 6
Средний за год сток кремния р. Волги (тыс. тонн) и содержание кремния в водах Северного Каспия в августе, мкг/л (Катунин, Косарев, 1981; Катунин и др. 2000)
Table 6
Average annual silicon flow of the Volga (thousands of tons) and silicon content in the waters of North _Caspiy in August, mkg/l (Katunin, Kosarev, 1981; Katunin, etc. 2000)_
Средний за год сток кремния р. Волги, тыс. тонн Содержание кремния в водах Северного Каспия в августе, мкг/л
Период Сток, тыс.тонн Период Мелководная зона Глубоководная зона
Западная часть Вся Зона Западная часть Вся зона
1936-1955 588 1935-1955 1166 1329 548 699
1956-1959 577 1954-1959 1557 1620 836 1084
1960-1970 554 1961-1970 2066 1806 883 1351
1971-1977 487 1971-1975 2066 1840 1212 1662
Из вышеизложенного можно предположить, что содержание биогенных веществ в северокаспийских водах зависит не только от их поступления с волжским стоком, но и от других факторов, регулирующих их превращения в морской среде.
По данным наблюдений 1978-1987 гг. показано, что в водах Дагестанского шельфа от м.Лопатин до устья р.Самур происходит увеличение концентрации минерального фосфора и уменьшение концентрации аммонийного азота (Рис. 1).
В северной части Дагестанского шельфа, вблизи границы Северного и Среднего Каспия (Лопатин) содержание близко к тем значениям, которые наблюдались в 1978-1985 гг. в мелководной западной части Северного Каспия. Из этого следует, что поступление биогенных веществ на Дагестанский шельф происходит с водами, распространяющимися вдоль западного берега в Средний Каспий.
Южнее Мангышлакского порога, на взморьях рек Терек и Сулак, содержание минерального фосфора и аммонийного азота увеличивается примерно в полтора раза. Далее
к югу, вплоть до южной границы Дагестанского шельфа, содержание аммонийного азота уменьшается, а фосфора изменяется неравномерно.
Рис.1 Содержание соединений азота и минерального фосфора на Дагестанском шельфе
Каспийского моря по данным наблюдений в i97S-i9S7 гг. Fig. 1. Content of nitrogen and mineral phosphorus combination on Daghestan shelf of the Caspian Sea according to the observation data in i97S-i9S7.
Характер пространственной изменчивости биогенного состава волжского стока, наблюдавшийся в i97S-i9S5 гг. в западной части Северного Каспия, сохраняется и на заключительной стадии его трансформации - на Дагестанском шельфе
Во всех районах Дагестанского взморья, за исключением устьевых взморий рек Терека и Сулака, сезонная изменчивость содержания минерального фосфора в морской воде выражена довольно слабо, в поверхностном и придонном слоях для нее характерны незначительные колебания.
На устьевом взморье Терека во время половодья (мае-июле), а на устьевом взморье Сулака (сток которого зарегулирован каскадом водохранилищ) - в марте происходит резкое (примерно в два раза) увеличение концентрации минерального фосфора. (Рис.2 а,б).
Для сезонных изменений содержания аммонийного азота в воде во всех районах Дагестанского шельфа в поверхностном и придонном слоях в i97S-i9S7 гг. было характерно снижение концентрации от января к октябрю, особенно ярко выраженное в весенний сезон. Из обобщенных данных следует, что воды северной части Дагестанского шельфа (Лопатин-Махачкала) более обогащены биогенными веществами, чем воды южной части (Каспийск-Самур), причиной чего, по-видимому, служат поступление биогенных элементов с северо-каспийскими водами. В основном, это характерно для холодного периода года.
Рис.2а Сезонные изменения содержания минерального фосфора В различных районах Дагестанского шельфа в 1978-1987 гг. Fig. 2a. Seasonal changes of mineral phosphorus content in different regions of Daghestan shelf
in 1978-1987.
Рис.2 б. Сезонные изменения содержания аммонийного азота в различных районах Дагестанского шельфа в 1978-1987 гг. Fig. 2b. Seasonal changes of ammonium nitrogen in different regions of Daghesran shelf in 1978-1987.
Для анализа межгодовой изменчивости содержания биогенных веществ в районе Дагестанского шельфа 1978-1987 гг. были выбраны два года, резко отличающиеся друг от друга по объему волжского стока. Маловодный 1983 год - годовой сток р. Волги составил 226 км3, и многоводный 1986 год - когда годовой сток р. Волги составил 289 км3 .
Сезонные изменения содержания биогенных элементов в водах Дагестанского шельфа в указанные годы носили прямо противоположный характер. В маловодный 1983 год в водах Дагестанского шельфа в вегетационный период наблюдалось снижение содержания минерального фосфора и аммонийного азота, повышение содержания растворенного кремния.
В многоводный 1986 год в водах Дагестанского взморья с марта по октябрь наблюдалось повышение содержания минерального фосфора и аммонийного азота и понижение содержания растворенного кремния.
Таким образом, можно предположить, что для распределения биогенных веществ в Северо-западной части характерны: слабовыраженная пространственно-временная изменчивость минерального фосфора, по сравнению с азотом и кремнием; уменьшение концентраций аммонийного азота и растворенного кремния с севера на юг, по мере трансформации волжского стока, основного источника их поступления; внутригодовое изменение характери-зуетсяснижением концентраций биогенных веществ от зимы к осени, особенно выраженное в весенний сезон.
Знание механизма функционирования водных экосистемв условиях изменения климата и антропогенной нагрузки, понимание механизма реагирования их компонен-товна эти изменения позволяет более рационально планировать хозяйственную деятельность в зонах прогнозируемого антропогенного влияния.
Катунин Д.Н., Косарев А.Н. Соленость и биогенные вещества в Северном Каспии. Водные ресурсы. 1981. №1.
Катунин Д.Н., Хрипунов И.А., Беспарточный Н.П., Никитина Л.Н., Галушкина Н.В., Радованов Г.В. Влияние волжского стока на гидролого-гидрохимический режим Каспийского моря. Каспийский плавучий университет. Научный бюллетень №1.Астрахань. 2000. С 111-118.
Ахмедова Г.А., Гусейнова А.Д., Монахов С.К., Бутаев А.М. Некоторые особенности формирования гидрохимического режима прибрежных вод Дагестана. Вестник ДНЦ РАН.2000. Вып.6 С. 101-105.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ Ахмедова Гульнара Ахмедовна - к.г.н., доцент кафедры рекреационной географии и устойчивого развития, (8722) 5621-40, Дагестанский государственный университет, эколого-географический факультет, Дахадаева 21, г. Махачкала, 367001 Россия, e-mail: a [email protected]
INFORMATION ABOUT AUTHORS Akhmedova Gulnara Akhmedovna - candidate of geographical Sciences, associate Professor of the Department of recreational geography and sustainable development, (8722) 56-21-40, Dagestan state University, ecological-geographical faculty, Ma-hadeva 21, , Makhachkala, 367001 Russia, e-mail: a [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:
C.77
