CC BY
73
УДК 577:615-9 (262.81)
СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ В ВОДОТОКАХ ДЕЛЬТЫ РЕКИ ВОЛГИ И СЕВЕРНОГО КАСПИЯ И ПУТИ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
© 2009 Д.С. Даирова1, Т.Д. Зинченко2
Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти e-mail:office@tltsu.ru Институт экологии Волжского бассейна РАН e-mail: ievbras2005@mail.ru Поступила 7.10.2008
В работе дана оценка природных комплексов дельты р. Волги и Северного Каспия по двум группам критериев - абиотическим факторам среды и биотическим компонентам природных комплексов. Рассмотрены причины негативного воздействия на биоразнообразие Волго-Каспийского бассейна. Предложены мероприятия по улучшению экологической обстановки экосистемы дельты р. Волги и Северного Каспия.
Ключевые слова: биоразнообразие, экологическая безопасность, экосистема, Волго-Каспийский бассейн.
Основным принципом при оценке уязвимости водных экосистем является системный подход к анализу их естественного состояния. Системный подход предполагает изучение множества взаимосвязанных компонентов, образующих ее целостность, единство; каждая система определяется некоторой структурой и поведением [23].
Оценка природных комплексов должна производиться по двум группам критериев -абиотическим факторам среды и биотическим компонентам природных комплексов. Уязвимость экосистем - свойство, обратное устойчивости, - неспособность противостоять внешним воздействиям, которое выражается в нарушении структуры и функционирования природных компонентов в результате колебаний параметров среды, антропогенно-стимулированных процессов в экосистемах [24].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В основу работы положен многолетний массив данных (1999-2005 гг.), полученных при мониторинговых исследованиях водотоков и водоемов дельты р. Волги и Северного Каспия (данные лаборатории водных проблем и токсикологии КаспНИРХ г. Астрахани), а также спутниковой информации [15]. Использованы данные, полученные непосред-
Динара Сруровна Даирова, доцент кафедры управление промышленной и экологической безопасностью; Татьяна Дмитриевна Зинченко, заведующий лабораторией экологии малых рек.
ственно авторами при исследовании состава и структуры донных сообществ основных водотоков дельты р. Волги и Волго-Ахтубинской поймы (апрель-октябрь 1998-2004, апрель-июль 2005 г.), в различных плесах Куйбышевского водохранилища (1999-2000 гг., 2002, 2005 гг.) [5, 8, 9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Абиотический компонент. Дельта р. Волги, являясь важнейшим внутренним промысловым водоемом страны, имеет большое научное, рекреационное значение, как уникальное природное образование, не имеющее аналогов в мире по своим биопродукционным функциям и разнообразию генофонда. Согласно современным представлениям, эволюция водоемов дельты р. Волги определяется естественными и антропогенными изменениями стока реки и уровня Каспийского моря; хозяйственной деятельностью человека. Отличительной чертой дельты р. Волги является большое разнообразие типов водоемов, характеризующихся специфическими экологическими условиями, связанными, в первую очередь, с различиями в гидрологических режимах, зарастаемостью высшими водными растениями, составом грунтов, что и определяет различную структуру сообществ в этих водоемах [28]. Видовой состав, биологическое разнообразие, пространственное распределение, особенности биологии гидробионтов, а также их толерантность к различным факторам среды находятся в прямой зависимости
от гидрологического и гидрохимического режима водоемов Волго-Каспийского бассейна.
Качество волжской воды в пределах Астраханской области определяется рядом факторов, основными из которых традиционно считаются транзитный сток из вышерасположенных регионов бассейна р. Волги, судоходство и сброс загрязняющих веществ предприятиями области в открытые водоемы Вол-го-Ахтубинской поймы и дельтовые водотоки. Однако и на территории Астраханской области существуют водотоки и водоемы с высокой локальной антропогенной нагрузкой. К таким районам относится р. Волга в пределах Астраханского промузла, р. Прямая Болда ниже сброса с Северных очистных сооружений канализации г. Астрахани, р. Ахтуба в зоне влияния Астраханского газоконденсатного месторождения, а также малые реки в районах сброса коллекторно-дренажных вод орошаемых участков. Всего по области в настоящее время насчитывается 319 источников, осуществляющих сброс сточных вод. При этом максимальное их число находится в районе центральной дельты (55%), в г. Астрахани (13%) и районах восточной дельты (20%). Объем сбросов в р. Волгу и рукав Ахтуба распределяются следующим образом: 90% - так называемые нормативно-чистые стоки, к которым, как правило, относятся сельскохозяйственные сбросы; 10% - загрязненные и недостаточно очищенные [16, 21, 28].
В последние 30 лет на Нижней Волге активно развиваются процессы эвтрофирования вод, вследствие увеличения биогенной нагрузки, и, прежде всего фосфатов, которые стимулируют рост автотрофной продукции. В результате этого в межканальных пространствах и в выходной части каналов интенсивно развивается высшая водная растительность, которая является мощным биологическим фильтром и в то же время способствует накоплению загрязняющих веществ в донных отложениях [7; 12-14; 21]. По данным Г.Ф. Красножона и Е.Э. Ковалева [15], полученным в результате обработки космических фотоснимков дельты р. Волги и отмелой зоны устьевого взморья, площади зарастания растительностью (с учетом донной) занимают не менее 70% мелководного устьевого взморья.
Одновременно с эвтрофированием в последние годы регистрируется снижение уровня некоторых загрязняющих веществ. Так, например, наметилась тенденция к уменьшению содержания фенолов; установился постоянный уровень
содержания СПАВ, аммонийного и нитратного азота, железа, легко окисляемых органических веществ при увеличении загрязнения воды соединениями меди и цинка, концентрации которых в воде р. Волги и дельтовых водотоков в последние годы стабильно превышают ПДК для рыбохозяйственных водоемов в несколько раз [7, 12-14]. Тем не менее дельтовые водотоки по ряду показателей не удовлетворяют нормативным требованиям, предъявляемым к водоемам рыбохозяйственного значения (табл. 1) [25].
Максимальное превышение содержания нефтепродуктов (9,0-28,0 ПДК) зарегистрировано в Кировском, Белинском и Волго-Каспийском каналах. Высокие концентрации цинка (6,4-11,7 ПДК) и меди (7,0-7,5 ПДК) отмечены в Волго-Каспийском канале и рукаве Бузан. Уровень содержания органических веществ находился в пределах 1,1-2,5 ПДК, фенолов - 1,1-2,8 ПДК. Характеризуя экологическую ситуацию водотоков дельты р. Волги, можно сказать, что для экосистем бассейна Нижней Волги в значительной степени определяющими экологическую ситуацию, являются процессы токсификации и эвтрофикации.
Биотический компонент. Причины негативного воздействия на биоразнообразие связаны как с локальными, так и с трансграничными факторами. Трансграничными факторами являются перенос загрязнений, зарегулирование водного стока, нерациональное природопользование. С другой стороны, существует локальное воздействие на трансграничные виды рыб, птиц, неземных и морских животных. Нарушение местообитаний, браконьерское изъятие их в массовом количестве, превышающим официально утвержденный уровень в несколько раз, ухудшение условий обитания приводят к снижению их общей численности и исчезновению отдельных видов. Так, например, эффективность размножения полупроходных и речных рыб в Волго-Каспийском регионе оценивается как низкая, что является результатом влияния комплекса негативных факторов, связанных с режимом обводнения дельты, экологическим состоянием нерестовых угодий (высокая за-растаемость массивов и заносимость входных и спускных каналов), обводнения нерестилищ загрязненными водами и неудовлетворительного развития кормовой базы ранней молоди, усиления браконьерства и снижения числа производителей на местах нереста. Резкие подъемы и спады попусков воды в начале и в конце половодья вызвали прежде-
временный вынос в реку большого количества личинок, не достигших покатных стадий (нежизнеспособных), и изоляцию (гибель) в отшнурованных водоемах еще не скатившейся молоди. Но основная причина низкой эффективности воспроизводства - недостаток производителей, обусловленный увеличением неучтенного изъятия и усилением браконьерства на миграционных путях производителей и на самих нерестилищах [11]. Так, запасы воблы находятся в депрессивном состоянии. В последние годы наблюдались уменьшение темпа линейного и весового роста воблы, ухудшение условий нагула, накормленности,
Таблица 1
Гидрографические характеристики и определяющие компоненты загрязнения некоторых водотоков
Нижней Волги (1999-2005 гг.)
физиологического состояния (снижение жира, белка в мышцах, нарушение гаметогене-за), обусловленных снижением кормовой базы воблы. Численность леща судака, сазана, белорыбицы, проходной сельди-черноспинки также имеет тенденцию к снижению. Лишь запасы мелких пресноводных рыб (красноперка, карась, линь), а также сома и щуки остаются стабильными и не подвержены значительным изменениям. Наметилась тенденция стабилизации запасов анчоусовидной и большеглазой килек и отмечен рост их уловов [27].
Водоток (место отбора проб) Длина, км Ширина, м Глубина, м Скорость течения, м/с Расходы воды д, м3/с Определяющий компонент загрязнения
Кировский канал 13 25-40 1,6-2,3 0,27-0,56 24-159 ОВ* (<2,3 ПДК), НУ (2,610,0 ПДК), фенолы (1,1-2,3 ПДК), 7п (1,1-3,1 ПДК), Си (1,7-5,3 ПДК)
Гандуринский канал 17 25-30 1,6-2,3 0,26-0,84 34-208 ОВ* (<2,2 ПДК), НУ (1,44,0 ПДК), фенолы (1,1-1,4 ПДК), 7п (1,1-5,6 ПДК), Си (2,0-4,8 ПДК)
Белинский канал 60 25-30 2,0-2,8 0,05-0,47 11-159 ОВ* (<2,5 ПДК), НУ (1,29,0 ПДК), фенолы (1,1-2,8 ПДК), 7п (1,2-4,0 ПДК), Си (2,5-6,5 ПДК)
Волго- Каспийский канал 180 100 -120 4,5-5,5 0,5-1,4 127-5272 ОВ* (<2,3 ПДК), НУ (2-28 ПДК), фенолы (1,1-2,3 ПДК), 7п (1,4-6,4 ПДК), Си (1,7-7,0 ПДК)
Рукав Ахтуба 60-80 2,0-6,0 0,5-1,3 120-380 ОВ* (<2,0 ПДК), НУ (1,84,0 ПДК), фенолы (1,2-2,5 ПДК), 7п (1,1-2,2 ПДК), Си (1,5-5,0 ПДК)
Рукав Бузан 400-700 2,012,0 0,5-2,5 2300-2800 ОВ* (<1,8 ПДК), НУ (1,24,2 ПДК), фенолы (1,1-2,1 ПДК), 7п (1,1-11,7 ПДК), Си (1,8-7,5 ПДК)
Волга (у г. Астрахани) 1500 2,011,0 0,5-1,3 1930-6300 ОВ* (<1,7 ПДК), НУ (2,04,8 ПДК), фенолы (1,5-2,2 ПДК), 7п (ПДК-2,1 ПДК), Си (ПДК-4,0 ПДК)
Примечание. ОВ - органическое вещество (ПДК по бихроматной окисляемости БО), НУ - нефтяные углеводороды, ТМ - тяжелые металлы.
Немаловажным фактором является стихийное расселение видов, которое определяется как естественными, так и антропогенными факторами. Из первых первостепенное значение имеют течения (для морских видов), речные системы (для пресноводных), воздушные потоки (для мелких видов), миграции животных. Но все эти естественные факто-
ры расселения в историческом плане относительно постоянны и не являются причиной резкого ускорения этого процесса [17]. Возросшие темпы расселения организмов определяются антропогенными факторами, из которых особое значение имеют водный транспорт, крупные каналы, искусственное изменение физического или химического режима
водоемов, случайный занос организмов в новые водоемы при целенаправленной акклиматизации хозяйственно полезных видов. Интенсивность расселения водной фауны и флоры под влиянием разного рода антропогенных факторов и в настоящее время продолжает возрастать. Технический прогресс, в частности объем и скорость транспортных перевозок, повышает шансы стихийного расселения видов [18]. Водный, воздушный (гидросамолеты), наземный (живорыбные машины) виды транспорта являются существенным фактором географического расселения водной фауны и флоры. Векторами - механизмами проникновения дальних вселенцев - являются: перенос судами с балластными водами или на днищах, интродукция - направленное вселение человеком, попадание с мигрирующими видами, изменение путей миграции [29].
Продолжающееся в настоящий период стихийное вселение в дельту р. Волги и Каспийское море инвазионных видов свидетельствует о том, что карантинные мероприятия, необходимые при переходе судов в Каспий с других бассейнов, недостаточны и малоэффективны. Пренебрежение к ним приводит к переселению в Каспийское море нежелательных видов. Поэтому водный транспорт, порты, каналы являются факторами неуправляемого антропогенного расселения водной фауны и флоры [22]. Из инвазионных видов наибольшее влияние на экосистему Каспийского моря в последние годы оказал гребневик Mnemiopsis leidyi, попавший впервые в Каспий в 1999 г. из Азово-Черноморского бассейна через Волго-Донской канал с балластными водами судов. Появление гребневика вызвало уменьшение численности аборигенных видов кормового зоопланктона и как следствие отрицательно сказалось на трофической структуре экосистемы Каспийского моря.
Усиление загрязнения, в частности, увеличение нагрузки органическими веществами, приведет к пространственному расширению биоценозов, характерных и для култучной зоны дельты Волги. Так, кумовые рачки Pterocuma sowinskyi в настоящее время зарегистрированы в рукавах Бузан и Ахтуба, в Куйбышевском водохранилище и устьевых участках рек бассейна Средней и Нижней Волги, в водоеме-охладителе Балаковской АЭС (Саратовская область) [4, 5, 9], хотя, как известно из литературных источников [3, 26], их распространение было ограничено дельтой р. Волги. Двустворчатые моллюски
Hypanis angusticostata polymorpha, обитающие в Северном Каспии, были обнаружены нами в пресных водах, а именно, в рукаве Бузан [5]. Возможно, что миграции инвазионных видов «вверх» связаны с изменениями гидрологического режима и влиянием транспортных потоков [1, 6, 10, 19, 20].
Следует отметить и проникновение моллюска Dreissena bugensis из Азово-Черноморского бассейна в низовья р. Волги и распресненные акватории Северного Каспия, которое могло произойти как в результате судоходства через Волго-Донской путь, так и за счет естественных векторов инвазии из уже колонизированных отрезков Нижней и Средней Волги [2]. Впервые для Волго-Каспийского бассейна этот вид был зарегистрирован П.И. Антоновым в 1992 г. в районе г. Самары [1, 9]. D. bugensis присутствует в дельте р. Волги и на мелководьях Северного Каспия с 1994 г. в виде самовоспроизводящих популяций, имеющих размерную структуру, сходную с таковой у аборигенной Dre-issena polymorpha или отличающуюся наличием большого числа сеголеток [19, 20]. D. bugensis была обнаружена нами на выходных участках Белинского и Гандуринского каналов [5]. В последнее время D. bugensis регистрируется не только в дельте и водотоках Средней Волги, но и в Верхней Волге [1, 6, 9, 10, 22, 29].
В настоящее время Волго-Каспийский бассейн становится не только реципиентом, но и транзитным водоемом интродукцированных организмов, обитающих в прибрежных и эсту-арных районах Атлантики, Тихого и Индийского океанов.
Исходя из вышеизложенного, с учетом предлагаемых мероприятий по улучшению экологической обстановки экосистемы дельты р. Волги и Северного Каспия [12, 16, 20], мы считаем приоритетными следующие:
- разработка законодательных актов и нормативных документов по предотвращению и контролю за занесением патогенных и чужеродных видов водных организмов;
- создание национальной базы данных по видам-вселенцам и специализированных информационных систем;
- организация мониторинга биологического разнообразия;
- разработка и выполнение мероприятий по предотвращению и контролю за занесением патогенных и чужеродных видов организ-
мов, в том числе разработка технологий контроля и режимов сброса балластных вод судов, как основного источника «биологического загрязнения»;
- для получения информации, адекватно отражающей поступление загрязняющих веществ в поверхностные водотоки, необходимо провести инвентаризацию качества сточных вод сельскохозяйственных предприятий для определения их категории;
- проведение мониторинговых исследований за качеством воды на замыкающих створах основных каналов дельты по комплексу приоритетных показателей для выявления районов повышенной антропогенной нагрузки;
- проведение дноуглубительных работ на основных рыбоходных и судоходных каналах дельты р. Волги для захода производителей и ската молоди;
- дать схему районирования участков повышенной уязвимости и особой рыбохозяйст-венной ценности на основании эколого-рыбохозяйственных карт акваторий шельфа, где проводится или планируется нефтегазодобыча;
- разработка методических подходов к оценке воздействия на окружающую среду добычи нефти и газа и нанесенному ущербу рыбному хозяйству и промыслу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антонов П.И., Козловский C.B. О самопроизвольном расширении ареалов некоторых Понто-Каспийских видов по каскадам водохранилищ // Американо-российский симпозиум по инвазионным видам. Борок, 2001.
2. Аракелова E.C., Орлова М.И., Филиппов А.А. Гидробиологические исследования Зоологического института РАН в дельте Волги и Северном Каспии в 1994-1997 гг. Ч. 3. Экология моллюсков дельты Волги и Северного Каспия // Касп. Плавучий ун-т: Науч. бюл. 2000. № 1.
3. Атлас беспозвоночных Каспийского моря / Под ред. Я.А. Бирштейна, Л.Г. Виноградова, Н.Н. Кондратьева и др. М.: Пищ. пром-ть, 1968.
4. Воронин М.Ю., Ермохин М.В. Фауна и экология высших ракообразных бентоса водоема-охладителя Балаковской АЭС // Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия: Материалы XII Междунар. конф. мол. Ученых. Борок, 2002.
5. Даирова Д.С. Современное состояние макрозообентоса в мониторинге водотоков дельты р. Волги и Волго-Ахтубинской поймы: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Тольятти, 2004.
6. Дгебуадзе Ю.Ю. Национальная стратегия, состояние, тенденции, исследования, управление и приоритет в отношении инвазий чужеродных видов на тер-
ритории России // Американо-российский симпозиум по инвазионным видам. Борок, 2001.
7. Егоров С.Н., Рылина О.Н., Попова О. В. Эколого-токсикологическая характеристика низовий р. волги и Каспийского моря // Ры1бохозяйственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2005 г. Астрахань: КаспНИРХ, 2006.
8. Зинченко Т.Д. Биоиндикация природных и техногенных гидросистем Волжского бассейна на примере хирономид (Díptera: Chironomidae): Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Тольятти, 2004.
9. Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В., Загорская Е.П., Антонов И.П. Распределение инвазионных видов в составе донных сообществ Куйбышевского водохранилища: анализ многолетних исследований // Изв. СамНЦ РАН. 2008. Т. 10, № 2.
10. Калайда М.Л., Яковлев В. А. Виды-вселенцы Понто-Каспийского комплекса в Куйбышевском водохранилище (река Волга) // Американо-российский симпозиум по инвазионным видам. -Борок, 2001.
11. Карпюк М.И., Мажник А.Ю., Дегтярева Н.Г. Основные результаты исследований ФГУП «КаспНИРХ» в 2005 г. // Ртябохозяйственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2005 г. Астрахань: КаспНИРХ, 2006.
12. Катунин Д.Н. Современное состояние каналов-рыбоходов и мероприятия по повышению их рыбо-хохяйственной эффективности // Современные проблемы Каспия: Материалы Междунар. конф., посвящ. 105-летию КаспНИРХ. Астрахань, 2002.
13. Катунин Д.Н., Егоров С.Н., Хрипунов И.А. Основные черты гидролого-гидрохимического режима нижнего течения р. Волги в 2002 г. // Рыбохозяй-ственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2002 г. Астрахань: КаспНИРХа, 2003.
14. Катунин Д.Н., Курочкина Т.Ф., Попова О.В. и др. Содержание загрязненных веществ в водоемах Волго-Каспийского бассейна // Рыбохо-зяйственные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2001 г. Астрахань: КаспНИРХ, 2002.
15. Красножон Г.Ф., Ковалев Е.Э. Изучение дельты и мелководного взморья реки Волги по материалам космических фотосъемок // Водные ресурсы. 2005. Т. 32, № 6.
16. Курапов А.А., Островская Е.В., Сапрыкин В.Н. Уровень загрязнения поверхностных вод Нижней Волги в современный период. Гидрология южных морей (Каспийское море): Межвед. сб. / Под ред. П.И. Бухарицына. Астрахань: КаспНИРХ, 2007.
17. Николаев И.И. Некоторые аспекты экологии стихийного расселения гидробионтов // Тр. ГосНИОРХ. 1985. Выт. 232.
18. Николаев И.И. Последствия непредвиденного антропогенного расселения водной фауны и флоры / Экологическое прогнозирование. М.: Наука, 1979.
19. Орлова М.И., Аракелова Е.С., Комендантов А.Ю. О совместном обитании Dreissena bugensis (Andr.) и Dreissena polymorpha (Pall.) в дельте Волги и на мелководьях Северного Каспия // Тез. докл. юбилейной научной конф. Астрахань, 1999.
20. Орлова М.И., Щербина Г.Х. Dreissena bugensis (Andr.) (Dreissenudae, Bivalvia): расширение ареала в Европе, история и пути инвазии, дальнейшие преспективы распространения // Американо-российский симпозиум по инвазионным видам. Борок, 2001.
21. Островская Е.В. Закономерности переноса и накопления тяжелых металлов в устьевой области р. Волги: Автореф. дис... канд. геогр. наук. М., 2000.
22. Полянинова A.A. Виды-вселенцы в Каспии и их роль в экосистеме моря. Астрахань: КаспНИРХ, 2007.
23. Розенберг Г.С., Рянский Ф.Н. Теоретическая и прикладная экология. Нижневартовск: Изд-во НПИ, 2005.
24. Светлаков В.Р. Экологическая оценка: комплексные подходы для поддержки принятия управленческих решений // Материалы Первой междунар. науч.-практ. конф. «Проблемы сохранения экосистемы Каспия в условиях освоения нефтегазовых месторождений». Астрахань: КаспНИРХ, 2005.
25. Силина Н.И., Ланге Е.К., Ковалева В.В., Степа-ненко И.В. Характеристика состояния Невской губы по гидробиологическим показателям в 2001 г. // Охрана окружающей среды, природопользование и
обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2001 г. СПб., 2002.
26. Фильчаков В.А. Фауна, экология и распределение перакарид (бо ко плавы, мизиды, кумовые и равноногие ракообразные) в водоемах дельты Волги: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. СПб., 1994.
27. Фомичев O.A., Романов A.A., Сидорова М.А. Качественная и количественная структура популяций полупроходных, речных и осетровых видов рыб в мелководной зоне Северного Каспия // Рыбохозяйствен-ные исследования на Каспии: Результаты НИР за 2005 г. Астрахань: КаспНИРХ, 2006.
28. Чуйков Ю.С., Бухарицын П.И., Киселева Л.A. и др. Гидролого-гидробиологический режим Нижней Волги // Экология Астраханской области. Вып. 4. Астрахань, 1996.
29. Шадрин Н.В. Виды-вселенцы в европейских морях России. Апатиты, 2000.
PRESERVATION OF A BIOLOGICAL VARIETY IN RESERVOIRS OF THE VOLGA DELTA AND NORTHERN PART OF THE CASPIAN SEA AND WAY OF MANAGEMENT OF THE ECOLOGICAL SAFETY
© 2009 D.S. Dairova1, T.D. Zinchenko2
1Togliatti State University, Togliatti 2Institute of Ecology of the Volga River Basin of Russian Academy of Sciences, Togliatti
In work the rating of natural complexes of the Volga delta and northern part of the Caspian sea on two groups of criteria is given. The reasons of negative influence on a biological variety of the Volga-Caspian pool are considered. The measures on improvement of ecological conditions ecosystem of delta of the river of Volga and Northern part of the Caspian sea are offered.
Key words: a biological variety, ecological safety, ecological system, Volga-Caspian pool.
