CC BY
10
УДК 574
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЦЕНОТИЧЕСКУЮ РОЛЬ ВИДОВ
В.А. Березовская, Н.Г. Клочкова (КамчатГТУ)
Приведены данные по изменению ценотической роли видов в условиях загрязнения. Показано, что видовой состав макрофитобентоса не подвергается значительным изменениям до тех пор, пока доли массовых, часто и редко встречающихся видов не станут приблизительно одинаковыми.
The data of changes of the cenotic role of the species in the pollution conditions is given there. They show that species composition of macrophytobenthos is not changed considerably until the particles of mass species, which are met either seldom or often, don't become equil.
В сообществах бентоса различные виды водорослей играют разную ценотическую роль. По характеристике встречаемости они делятся на массовые, часто встречающиеся, редкие и единичные. Массовые и часто встречающиеся виды являются в основном доминантами растительных ассоциаций и определяют их своеобразие. Редкие и единичные виды формируют оригинальный компонент растительности и являются резервом для ее последующего исторического развития. Для сохранения структуры макрофитобентоса исчезновение из растительных сообществ единичных и редких видов не имеет столь катастрофических последствий, как исчезновение массовых.
Изучение воздействия загрязнения на ценотическую роль видов было проведено нами в одном из наиболее загрязненных районов прибрежных вод Камчатки - Авачинской губе (рис. 1). На берегах Авачинской губы сосредоточен основной промышленный потенциал Камчатской области, поэтому она в течение длительного времени подвергается сильному техногенному и хозяйственно-бытовому загрязнению.
Загрязнение губы нарастало и распространялось постепенно. Особенно сильно загрязнена она
нефтепродуктами и фенолами. Их содержание постепенно увеличивалось и достигло максимума в конце 70-х гг. [1 - 3]. С этого времени и до начала 90-х гг. концентрация нефтепродуктов в воде составляла в среднем 0,40-0,70 мг/л (8-14 ПДК),
а фенолов 0,010-0,020 мг/л (10-20 ПДК). Начиная с 1991 г. в силу изменения в стране экономической ситуации загрязнение стало уменьшаться. В 90-е гг. концентрация нефтепродуктов уменьшилась в среднем до 0,17 мг/л (чуть более 3 ПДК), а фенолов - до 0,003-0,006 мг/л (3-6 ПДК) [2, 3]. На основании данных по распределению загрязняющих веществ в губе нами были выделены районы с различным уровнем загрязнения вод и выбраны полигоны для изучения воздействия загрязнения на водоросли-макрофиты.
Для изучения изменений ценотической роли видов под воздействием загрязнения были составлены списки видов флоры Авачинской губы. Данные о ценотической роли видов, произрастающих в губе в различные периоды, содержатся в нашей работе [6]. На основании этих данных были составлены списки флоры губы с указанием ценотической роли видов в 1970, 1991 и 1999 гг. и проведен анализ изменений, которые произошли под воздействием загрязнения. Полученные результаты приводятся ниже.
Флору, существовавшую в губе в 1970 г., мы рассматриваем как близкую к естественной и называем исходной флорой. Она включала в себя 165 видов: 32 - СЫогорку1а (зеленые), 47 - Ркаворку1а (бурые) и 86 - Rhodophyta (красные), что составляет соответственно 19,4, 28,5 и 52,1 %. Количественное соотношение Rhodophyta, Phaeophyta и Chlorophyta во флоре губы в это
Охотское < море А 7f х—^ ( о-в Kapai инский
) ( ) /-, П-ов /, Камчатка ^ f W Бери Л мо нгово ре
<1 У
plF м^Петропавлсвск-
Г/4 ^^ Авачинс L губа кая
Г Тихий океан f л
f 58°35' в.д.
Рис. 1. Карта-схема района проведения исследований
время было сопоставимо с таковым как во флорах разных участков восточного и западного побережья Камчатки, так и близких к Камчатке холодоумеренных районов. Сравнительный анализ списков альгофлор, опубликованных в работах ряда исследователей [4, 5, 7 и др.], показывает, что во всех случаях в ненарушенных природных флорах более половины видов составляют багрянки, бурые водоросли являются второй по численности группой, а зеленые составляют меньшинство. Это свидетельствует о том, что флора губы в начале семидесятых годов еще сохраняла свой природный облик.
В исходной флоре губы (165 видов) превалировали массовые (поясообразующие) виды (табл. 1). Их доля составляла 32,7 % (54 вида). Единичные виды составляли меньшинство - 27 (16,4 %). Часто встречающихся видов было 46 (27,9 %), а редких - 38 (23,0 %). Таким образом, растительный покров Авачинской губы формировали в основном 61 % видов (массовые и часто встречающиеся). Остальные 39 % видов приходились на долю редких и единичных, которые появляются в губе эпизодически.
Таблица 1
Соотношение массовых, часто, редко и единично встречающихся видов во флоре Авачинской губы в различные периоды
Группы видов 1970 г. 1991 г. 1999 г.
Количество видов % Количество видов % Количество видов %
Массовые 54 32,7 35 22,15 24 23,3
Частые 46 27,9 36 22,8 6 5,8
Редкие 38 23,0 35 22,15 33 32,1
Единичные 27 16,4 52 32,9 40 38,8
Всего 165 100 158 100 103 100
В 1991 г. флора Авачинской губы включала 158 видов. За двадцатилетний период сильного загрязнения (1970-1991 гг.) видовой состав сократился незначительно (на семь видов), в то время как ценотическая роль большинства видов изменилась. Наиболее сильные изменения произошли в группах массовых, и особенно - единично встречающихся видов. Количество массовых видов уменьшилось на 19 (35,2 %), и их доля во флоре стала составлять 22,15 %. Она сравнялась с долей редко встречающихся видов, в группе которых наблюдались наименьшие изменения. Количество единичных видов, напротив, к 1991 г. увеличилось почти вдвое (с 27 до 52).
Особенно ярко изменение ценотической роли видов проявлялось во флоре семейств ComПmaceae, Gigartinaceae и Solieriaceae. Прежде редкие виды стали единично встречающимися, как, например, некоторые Delesseriaceae. В то же время некоторые редкие виды стали более массовыми. Особенно наглядно это проявилось у представителей Ectocarpales и Ulvales [6, 8].
К 1999 г. изменения ценотической роли видов продолжали нарастать. Количество массовых, часто и редко встречающихся видов продолжало уменьшаться. Особенно сильно сократилась группа часто встречающихся видов. По сравнению с 1991 г. их количество уменьшилось на 30 видов, или 83,3 %, а по сравнению с 1970 г. - на 40 видов, или 87 %. В 90-е гг. начала уменьшаться и группа единичных видов. По сравнению с 1991 г. она сократилась на 23,1 %. Вместе с тем ее численность оставалась более высокой, чем в исходной флоре (на 13 видов, или 48,1 %). В этот период видовой состав флоры уменьшился более чем на треть (см. табл. 1). В 1999 г. растительный покров губы формировали в основном только 29,1 % видов (массовых и часто встречающихся). Доля редких и единичных видов по сравнению с 1970 г. увеличилась более чем вдвое и стала составлять 70,9 %.
Изменение ценотической роли видов показано на рис. 2. На графике хорошо видно, что с 1970 г. количество массовых, часто встречающихся и редких видов постепенно уменьшалось и в 1991 г. стало практически одинаковым. Таким образом, к 1991 г. при незначительном сокращении количественного состава флоры произошло изменение численности всех ценотических групп. После 1991 г. скорость изменения ценотической роли у видов резко возросла, особенно у редких видов, при этом в группе единичных видов изменилась не только скорость, но и направление.
I9~0r. 1991 r. 1999г
Рис. 2. Изменение соотношения массовых (1), часто (2), редко (3) и единично (4) встречающихся видов во флоре Авачинской губы
Для более глубокого изучения изменения ценотической роли видов во всей флоре губы в разные годы было определено соотношение устойчивых и неустойчивых к загрязнению видов в группах массовых, часто, редко и единично встречающихся видов (табл. 2). Как видно из полученных данных, в исходной флоре губы большинство массовых видов (34 из 54, или 63,0 %) были устойчивы к загрязнению. Среди часто встречающихся видов количество неустойчивых было несколько выше, чем устойчивых (54,3 и 45,7 % соответственно). Среди редких и особенно единичных видов доля неустойчивых видов была еще выше (63,3 и 85,2 % соответственно).
Таблица 2
Изменение соотношения устойчивых и неустойчивых видов в группах массовых, часто, редко и единично встречающихся видов во всей флоре Авачинской губы
Отношение 1970 г. 1991 г. 1999 г.
Группы видов к Количество % Количество % Количество %
загрязнению видов видов видов
Неустойчивые 20 37,0 4 11,4 0 0
Массовые Устойчивые 34 63,0 31 88,6 24 100
Всего 54 100 35 100 24 100
Неустойчивые 25 54,3 16 44,4 0 0
Частые Устойчивые 21 45,7 20 55,6 6 100
Всего 46 100 36 100 6 100
Неустойчивые 24 63,2 21 60,0 6 18,2
Редкие Устойчивые 14 36,8 14 40,0 27 81,8
Всего 38 100 35 100 33 100
Неустойчивые 23 85,2 45 86,5 33 82,5
Единичные Устойчивые 4 14,8 7 13,5 7 17,5
Всего 27 100 52 100 40 100
По мере нарастания загрязнения первыми выпадают неустойчивые к загрязнению виды. При этом максимальное сокращение численности неустойчивых видов наблюдалось в группе часто встречающихся и особенно массовых видов (на 36,0 и 80,0 % соответственно). Сокращение устойчивых видов в этих группах было небольшим. В то же время количественный состав группы единичных видов значительно возрос. В ней увеличилось содержание как устойчивых, так и неустойчивых к загрязнению видов (на 75,0 и 95,6 % соответственно).
К 1999 г. в группах массовых и часто встречающихся видов исчезли все неустойчивые виды. У часто встречающихся видов, кроме того, сильно сократилось и количество устойчивых видов. В группе редких видов протекали противоположно направленные процессы: количество неустойчивых видов значительно сократилось (на 71,4 %), а устойчивых - резко возросло (на 92,9 %). Среди единичных видов количество устойчивых по сравнению с 1991 г. не изменилось, а неустойчивых несколько уменьшилось (26,7 %). Таким образом, в 90-е гг. продолжающиеся ценотические изменения сопровождались сокращением общей численности видов во флоре Авачинской губы.
На основании полученных данных можно сделать следующие выводы.
1. В естественной флоре суммарная доля массовых и часто встречающихся видов составляет более половины.
2. По мере увеличения загрязнения доли массовых и часто встречающихся видов постепенно уменьшаются, доля редких видов почти не изменяется, а единично встречающихся -увеличивается.
3. Видовой состав макрофитобентоса не подвергается значительным изменениям до тех пор, пока доли массовых, часто и редко встречающихся видов не станут приблизительно одинаковыми. При таком их соотношении он переходит в состояние неустойчивого равновесия и при продолжающемся антропогенном воздействии начинают выпадать не только массовые и часто встречающиеся, но и единичные виды, что приводит к уменьшению видового состава флоры.
Литература
1. Березовская В.А. Гидрохимический режим Авачинской губы: Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. - Ростов-на-Дону, 1988. - 25 с.
2. Березовская В.А., Клочкова Н.Г. Содержание кислорода, биогенных и загрязняющих веществ в воде Авачинской губы // Сб. науч. статей по экологии и охране окружающей среды Авачинской бухты. - Петропавловск-Камчатский: Госкамчатэкология, 1998. - С. 19-26.
3. Березовская В.А. Авачинская губа. Гидрохимический режим, антропогенное воздействие. -Петропавловск-Камчатский: КГАРФ, 1999. - 156 с.
4. Гусарова И.С., Семкин Б.И. Сравнительный анализ флор макрофитов некоторых районов северной части Тихого океана с использованием теоретико-графовых методов // Ботанический журнал. - 1986. - Т. 71. - № 6. - С. 781-789.
5. Зинова А.Д., Перестенко Л.П. Список водорослей литорали Курильских островов // Растительный и животный мир литорали Курильских островов. - Новосибирск: Наука, 1974. - С. 332338.
6. Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Макрофитобентос Авачинской губы и его антропогенная деструкция. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 208 с.
7. Abbott I.A., Hollenberg C.J. Marine algae of California. - Stanford, 1976. - 827 p.
8. Klochkova N.G., Klochkova T.A. Long-term Changes of Vegetational Communities and Benthic Algaeflora in the Avacha Bay // Ecology of the Avacha Bay. - Petropavlovsk-Kamchatsky, Tokyo, 1998. - Р.129-135.
