Экологические особенности зообентоса северо-восточной части Каспийского моря: зоны, предстоящей к освоению нефтегазовых месторождений Казахстанского сектора

Уникальность Каспия наиболее точно выражается в географическом статусе этого водоема — море-озеро или озеро-море. Остаток древних морей, изолированный сейчас от океана, бессточный солоноватовод-ный, частично пресный водоемс постоянными, вызывающими изменения площадями в результате олебаний его уровня (Бруе-вич, 1938,1945,1957;Карпинский, 2002). Единственный в мире водоем такого размера, не имевший в течение более полутора миллионов лет связи с океаном, но сохранивший фауну морского происхождения. (Аполлов, 1986). С водой, частично пресной, частично солоноватой, отличающейся-по гидрохимическому составу и от морской, и от вод внутриконтинентальных бессточных озер, занимая промежуточное положение. Размеры Каспия и его соленость таковы, что характер течений и структура водных масс аналогичны существующим в других внутренних морях с пониженной соленостью, и др., 2003).

Еще более уникальна фауна Каспия. Такого количества эндемиков и в абсолютном значении, и в доле от всей фауны трудно найти где-либо еще на планете. Остатки древней Акчагыльской фауны эволюционировали самостоятельно в условиях пониженной солености и длительной’изоляции около 1,8 млн. лет, создав из нескольких, а в некоторых группах даже из единственного родоначального вида большое количество новых, причем процесс этот продолжается и1 далек от завершения. И тем примечательнее на этом фоне существование осетровых, реликтовых рыб, сохранившихся без изменений много миллионов лет.

Изменения природных условий, играющих главную роль в эволюции Каспийского моря, сочетаются с воздействием на его экосистему хозяйственной деятельности человека, одним из видов которого является загрязнение морской среды.

Большое внимание со стороны, государства уделяется экологической безопасности при поиске и разведке месторождений углеводородного сырья на Северном Каспий, т.к. без этого не удастся сохранить ни его высокую биологическую продуктивность, ни рыбохозяйственную ценность.

Каспийское море, и особенно его Северная мелководная часть, является высокопродуктивным водоемом. Такая исключительно высокая продуктивность Каспия сочетаетсяс относительной бедностью — биологического разнообразия этого водоема. (Бабаев, 1965, 1967а, 19 676,1968а, 19 686,1970; Бердичевский, 1961). Значительная часть гид-робионтов Каспия является реликтовой.

Именно-эта1 часть моря* является самой богатой по< биологическому разнообразию присутствующих здесь организмов. И не случайно, чтообогащенные биогенными элементами и органическими веществами воды Северного Каспия оказывают большое влияние на разнообразие флоры, и фауны всего Каспия. Северный Каспий всегда был и остается «житницей» Среднего и частично Южного Каспия Салманов, 1968,1976,1981,1987,1991,1995,1997,1999).

Однако в настоящее время Каспий и особенно Северный, испытывает усиливающееся антропогенное воздействие, которое проявляется в загрязнении нефтепродуктами, фенолами, хлорорганическими пестицидами и тяжелыми металлами, а также в активизации судоходства и гидростроительства. Это не редко приводит к исчезновению видов из фауны моря, к значительному изменениюю-ареалов многих видов, перемешиванию некогда географически изолированных видов и подвидов, появлению чужеродных, нехарактерных для данного района вселенцев (Иванов, Сокольский, 2000).

В' последние десятилетия двадцатого века экосистеме Каспия произошли серьезные изменения, обусловленные трансгрессией моря, развитием процессов эвтрофирования речных и морских вод, поступлением в водоемзагрязняющих веществ, развитием нелегального промысла ценных видов рыб.

Интенсивно на побережье развивается нефтедобыча и продолжаются разве-дочно-поисковые работы по обнаружению новых месторождений углеводородного сырья в море. Причем районом добычи углеводородного сырья, наряду со Средним и Южным Каспием становится и Северный Каспий, считавшийся-заповедной зоной и являвщийся главным районом нагула осетровых и полупроходных рыб. В 1993 году правительство Казахстана, а в 1998 году правительство России разрешили геологоразведку и добычу углеводородного сырья в Северном Каспии с учетом особых экологических требований. Планируемая масштабная добыча нефти и газа может существенно изменить его биологическое состояние.

Данные экологического контроляи мониторинга окружающей среды указывают на то, что основные работы, проводимые на современной стадии освоения нефтегазовых месторождений Северного Каспия (геофизические исследования и поисково-оценочное бурение) пока не оказывали негативного воздействия на его экосистему. Резкое возрастание техногенной нагрузки ожидается в ближайшие годы в связи с обустройством и началом эксплуатации новых открытых месторождений. По всей вероятности оно будет происходить на фоне ухудшения качества среды обитания гидробионтов, обусловленного внешними природными и антропогенными факторами, и сохраняющегося нестабильного состояния морской биоты. В этих. условиях дополнительная техногенная нагрузка неминуемо может привести к дальнейшей деградации экосистемы и невосполнимому ущербу биоте Северного Каспия:

Донные организмы Каспия находились под постоянным и очень сильным, не имеющим аналогов прессом выедания бентосоядными рыбами, в первую очередь карповыми (вобла, сазан, лещ)<�и осетровыми,.причем этот пресс, скорее всего, существовал весь период формирования фауны и оказывал на формирование бентоса огромное влияние (Саенкова, 1951,1956). Для бентоса труднооценимые последствия может иметь загрязнение нефтью акватории моря, в результате чего может произойти перестройка сообщества и изменение стратегии его выживания. Большое значение в изменении данной фауны играет такой фактор, как интродукция новых видов. Оценивая их роль, необходимо признать, что любое биологическое загрязнение в большинстве своем давало негативные результаты (мнемиопсис, ризосоления) (Иванов, Сокольский, 2000).

Состояние зообентоса определяется комплексом факторов, таких как температура, соленость, насыщение воды кислородом, доступность и количество пищи, численность потребителей (Бадалов, 1968; Багиров, Салманов, 1970; Винец-кая, 1962,1966,1968; Карпинский., 2002).

Изучение качественного и количественного состава зообентоса Северного Каспия направлено на решение рыбохозяйственных задач. Кроме того, данные о составе организмов донной фауны-используют при биологическом мониторинге в качестве одного из индикаторов степени загрязнения Каспийского моря, т. к. эти организмы они обладают относительно низкой подвижностью и значительной продолжительностью жизни. С этой целью нами изучены экологические особенности бентосных организмов восточной части Северного Каспия и дана оценка его состоянию.

Цель и задачи работы. Цель данной работы — установить экологические особенности зообентоса и дать характеристику окружающего его биотопа Восточной части Северного Каспия в современных условиях интенсивного поиска углеводородного сырья.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

— Изучить динамику абиотических факторов экосистемы восточной части СеверногоКаспия;

— Дать оценку состояния зообентоса включая:

— качественную и количественную характеристику;

— особенность распределения в зависимости от глубины, сезона года и температурных условийпроследить динамику видового состава эколого-фаунистических комплексов в 2000;2006 гг.

— Определить распределение зообентосных сообществ в условиях разведочных работ углеводородного сырья на полигоне Кашаган, в сравнении с фоновым участком в 2005;2006 гг;

Установить воздействие поисково-разведочного бурения на окружающую природную среду восточной части Северного Каспия Научная * новизнаВпервые проанализирован химический состав воды и донных отложений в связи с мониторинговыми исследованиями по выяснению экологических закономерностей распределения бентоса восточной^ части Северного Каспия, в том числе в условиях разведочных работ по поиску углеводородного сырья. Решение этих вопросов позволило выяснить особенности пространственного распределения бентосных сообществ в зависимости от ряда экологических факторов в том числе и антропогенного характера, которые ранее в естественных условиях не были изучены, и определить их особенности в новых экологических условиях. Подобные исследования особенностей экологии зообентоса восточной части Северного Каспия до начала наших работ носили спорадический характер.

Теоретическое значение. Заключается в раскрытии общих количественных и качественных закономерностей распределения зообентоса восточной части Северного Каспия в зависимости от различных экологических условий, в том числе и антропогенного характера, что особенно актуально в плане поддержанияего биоразнообразия.

Практическое значение. Результаты количественного и качественного состава зообентоса и их экологических особенностей позволят улучшить краткои долгосрочное прогнозирование урожайности и запасов бентосояд-ных рыб. Многолетние данные могут быть использованы в дальнейшем для широких обобщений по питанию бентосоядных морских рыб, в иммитацион-ной модели Каспийского моря, а также при разработке акклиматизационных и природоохранных мероприятий в Каспийском море. Мониторинговые исследования о влиянии разведочных работ позволят спрогнозировать и предотвратить негативное воздействие от добычи углеводородного сырья на экосистему Каспийского моря.

Основные’положения, выносимые на защиту.

1. Характеристика донных осадков и придонного слоя воды восточной части Северного Каспия.

2. Качественная и количественная характеристика бентоса восточной части Северного Каспия.

3. Сезонные и локальные изменения бентоса.

4. Экологические особенности распределения бентических организмов Северо-Восточной части Каспийского моря.

5. Влияние разведочных работ по поиску углеводородного сырья на динамику развития зообентосных сообществ.

Апробация результатов и публикации. Основные материалы диссертационной работы неоднократно докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры «Гидробиология и общая экология» Астраханского государственного технического университетана кафедре «Защита окружающей среды» Атырауского института нефти и газана международной научно-практической конференции «Каспий в судьбах народов Евразии: история и перспективы сотрудничества» (Аты-рау, 2006 г.). на международной научнойпрактической. конференции «Природопользование в аграрных регионах России» (Москва, 2006) — на пятой международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения и рационального использования биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, 2006) — на республиканской научно-практической конференции «Роль естественных наук в качественной подготовке конкурентноспособных кадров» (Атырау, 2007) — на VIII международной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа"(Махачкала, 2007).

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 1 статья в журнале рекомендованном ВАК.

ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что распределение гидрохимических параметров и вариации уровней содержания загрязняющих веществ соответствуют многолетней динамике их изменения северо-восточного района Каспийского моря. Расчеты индекса загрязненности морских вод показали, что воды относятся к II классу качества и средняя величина индекса загрязненности вод составила 0.65.

2. Обнаруженные превышения ПДК загрязняющих веществ для вод рыбохозяйственных водоемов на акватории структуры «Кашаган» для БПК5, суммарных нефтеуглеводородов, фенолов, железа, меди, кадмия и цинка не выходят за пределы регионального1 фона, характерного для" вод восточной части Северного Каспия.

3. Анализ накопления нефтепродуктов, хлорорганических пестицидов, органического* вещества, полициклических ароматических углеводородов, полихлорированных бифенилов, синтетических поверхностно-активных веществ и фенолов в донных осадках показывает, что грунты на исследованной площади можно отнести к категории чистых.

4. В составе донных сообществ восточной части Северного Каспия в 2000;2006 годах регулярно присутствовали 53 таксона различного ранга (от класса до вида) беспозвоночных животных, относящихся к 5 типам: Plathelminthes, Nemathelminthes, Annelida, Mollusca и Arthropoda.

5. Основными особенностями динамики видового разнообразия зообентоса в восточной части Северного Каспия в 20 002 006 гг. следует считать сокращение видового состава основных таксонов донных и придонных беспозвоночных животных в 1,7 раза. Анализ динамики эколого-фаунистических комплексов зообентосных сообществ показал, что сокращение его видового разнообразия затронуло в основном автохтонную фауну.

6. Характерной чертой сезонных изменений состояния зообентоса в исследуемый период было уменьшение видового разнообразия (на 6 видов), численности (на 1812 экз/м) и биомассы организмов (на 40 г/м) от весны к осени. Сезонное уменьшение видового разнообразия наиболее ярко было выражено у Amphipoda, уменьшение численности — у Cumacea, а уменьшение биомассы — у Cumacea и Lamellibranchiata.

7. По состоянию развития зообентоса пастбища для рыб-бентофагов можно оценить как слабопродуктивные. Наиболее благоприятными кормовыми угодиями различных глубинных зон, следует считать мелководья (до 6,0 м), на которых развивается основная масса слабосолоноватоводных моллюсков и ракообразных — основного источника откорма рыб-бентофагов.

8. По численности на структуре «Кашаган» во все сезоны доминировали черви (в среднем- 60%) и ракообразные (38%), по биомассемоллюски (в среднем- 50%). Пространственным распределением зообентоса характеризовалась повышенная плотность в западной и восточной части структуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты проведенных наблюдений позволяет сделать заключение, что для экосистемы Северо-Восточной части Каспийского моря, характерен специфический гидролого-гидрохимический и гидробиологический режим, обусловленный сочетанием природных и антропогенных факторов.

Впроцессе освоения нефтегазовых месторождений естественно возникает проблема сохранения биологического разнообразия, которая может рассматриваться как важнейший элемент обеспечения4 экологической безопасности. Изучение пространственно-временной изменчивости основных параметров среды позволит определить воздействие буровых работ на экосистему данного региона.

Влияние загрязнения на биологическое разнообразие основывалось на оценках концентраций загрязняющих веществ в морской среде и состояния зообентоса, на который оказывается воздействие. Наиболее характерными токсикантами для изучаемого района являются нефтяные углеводороды, тяжелые металлы, фенолы, СПАВ, хлорорганические пестициды.

Пространственно-временная изменчивость содержание тяжелых металлов в донных отложениях в период проведения поисково-разведочного бурения определялись, в основном, геохимическими процессами, и в ее характере отсутствовали черты, свидетельствующие о загрязнение осадков буровыми отходами.

Наблюдение за донными отложениями восточной части Северного Каспия проводились в осенний и весенний период, и при этом установлено, что концентрация тяжелых металлов в донных отложениях в осенний период, уменьшается по сравнению с летним периодом.

Анализ концентраций нефтепродуктов, хлорорганических пестицидов, органического вещества, полициклических ароматических углеводородов, полихлорированных бифенилов, синтетических поверхностно-активных веществ и фенолов в. осадках полигона показывает, что грунты на исследованной площади можно отнести к категории чистых, так как содержание тяжелых металлов в донных отложениях соответствуют кларковым или фоновым.

Существующие уровни антропогенной нагрузки в водах изучаемого района обусловлены воздействием различных источников загрязнения. В первую очередь это вынос загрязняющих веществ с водами рек Урала и их атмосферный перенос. Определенный вклад вносит сброс коммунально-бытовых и промышленных сточных вод населенных пунктов и предприятий побережья. Основными загрязняющими веществами4 для* вод изученного района являются железо, медь и нефтеуглеводороды. За анализируемый период превышения ПДК на ограниченном числе станций наблюдались — для-железа, свинца и ртути, однако, уровень превышения был незначителен. Для нефтеуглеводородов кроме техногенных сбросов весьма существенным является их поступление из придонных источников (нефтесодержащие донные осадки, природные сифонирующие скважины, скопления отмирающего планктона и т. п.).

Результаты анализа пространственно-временной изменчивости химических и токсикологических показателей загрязненности морской среды указывают на отсутствие сбросов загрязняющих веществ с буровой платформы.

Биотестирование компонентов морской среды изучаемого района, показало, что водные массы и грунты не оказывали на выбранные организмы острого токсического действия. Средние значения смертности подопытных гидробионтов не превышали безвредного порога токсичности. Наиболее выраженные величины токсичности морских вод, не зависимо от горизонта отбора, отмечались в восточном районе исследованной акватории, в то время как западная часть сети станций отличалась преобладанием нулевых или близких к ним значений смертности тест-организмов. Степень токсичности донных отложений превышала таковую в воде, особенно в юго-западном и северо-восточном секторах исследованной акватории.

В целом, по результатам проведенных исследований можно I предположить, что природный самоочистительный потенциал восточной части Северного Каспия находится в состоянии некоего динамического равновесия с современными антропогенными нагрузками.

В пределах Северо-Восточной части Каспийского моря распределение бентоса определяется в первую очередь типом грунтов, соленостью и газовым режимом придонного слоя.

Определено, что под влиянием повышения уровня Каспийского моря происходят изменения в продуктивности донной фауны. Эти изменения пока являются не резкими, но они говорят о том, что в Каспийском море* наблюдается тенденция к изменению видового и количественного состава донных животных.

Донная фауна в районе акватории поисково-разведочного буренияза рассматриваемый период, была представлена организмами как пресноводного и солоноватоводного комплексов, так и типичными морскими формами. Условия, в которых развивались донные биоценозы, предопределили преобладание пресноводных и солоноватоводных видов.

В составе донных сообществ изучаемого района регулярно присутствовали 53 таксона различного ранга (от класса до вида) беспозвоночных животных, относящихся к 5 типам: Plathelminthes, Nemathelminthes, Annelida, Mollusca и Arthropoda.

По числу видов первостепенная роль принадлежала ракообразным. По численности преобладали черви, главным образом малощетинковые. Численность полихет по сезонам и по годам была нестабильной, колеблясь в довольно больших пределах. Биомассу донных животных определяли моллюски. Наиболее благоприятные условия для роста численности складывались для ракообразных, особенно для гаммарид.

В результате проведенных работ выявлено, что количественное развитие и распределение донных беспозвоночных на акватории полигона чрезвычайно неравномерно. Наибольшая биомасса бентоса наблюдалась в весенний период. От весны к лету отмечалось уменьшение массы донных организмов.

Изменения пространственного распределения зообентоса в период проведения поисково-разведочного бурения указывают на существующее воздействие буровых работ на морскуюсреду, связанное с созданием благоприятных условий для развития донных организмов, особенно моллюсков. Обнаружено не только повышение численности и биомассы зообентоса в период проведения-работ, но и перераспредление биомассы в пространстве. В начале работ наибольшая, биомасса наблюдалась напериферии района исследований, а в конце работ — на акватории, непосредственно прилегающей к буровой платформе. Динамика показателей зообентоса так же, как химических и токсикологических показателей загрязнения морской среды, указывает на отсутствие сбросов загрязняющих веществ с буровой платформы, на высокую эффективность природоохранных мероприятий, основанных на принципе «нулевого сброса».

Таким образом, проведенное исследование в районе поисковоразведочного бурения Северо-Восточной части Каспийского моря позволяет утверждать, что:

— современное состояние зообентоса не выходит за пределы вековых флкжтуаций и может рассматриваться как типичное для данного района;

— существующее загрязнение (тяжелые металлы, хлорорганические пестициды, нефтяные углеводороды) исследуемой акватории не может служить причиной снижения ее биологического разнообразия. Таким образом, исследуемому району присущи структура, характер и состояние биологической продуктивности, характерные для такого типа акваторий в современных условиях состояния экосистемы Северного Каспия.