Современные геоэкологические трансформации в экосистеме Керченского пролива
- Авторы: Фащук Д.Я.1, Терентьев А.С.2, Ковальчук С.К.3, Кучерук Н.В.4
-
Учреждения:
- Институт географии РАН
- Южный НИИ морского рыбного хозяйства и океанографии
- ГКУ Республики Крым "Противооползневое управление"
- Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
- Выпуск: Том 89, № 2 (2019)
- Страницы: 166-171
- Раздел: Проблемы экологии
- URL: https://journals.eco-vector.com/0869-5873/article/view/11428
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-5873892166-171
- ID: 11428
Цитировать
Полный текст
Аннотация
На основе анализа литературных источников 1934 и 1955 гг., архивных данных полевых гидробиологических исследований Южного НИИ морского рыбного хозяйства и океанографии (ЮгНИРО, Керчь) 1986 и 1989 гг., результатов совместной российско-украинской бентосной съёмки Керченского пролива (47 станций), выполненной Институтом географии РАН и ЮгНИРО летом 2010 г., исследованы распределение, структура и динамика донных сообществ макрозообентоса Керченского пролива. Выявлено, что за последние 75 лет в экосистеме пролива деградировали популяции двустворчатых моллюсков фильтраторов – сестонофагов – и получили развитие популяции полихет – собирателей детритофагов, предпочитающих илистые грунты. Выделены виды донных животных и районы пролива, в которых произошли максимальные изменения. После анализа динамики структуры донных осадков пролива по архивным данным ЮгНИРО и результатам водолазной съёмки Института географии РАН 2008 г. (49 погружений) доказано, что одной из причин установленных трансформаций стало заиление значительной части дна пролива в результате предыдущей (захоронение грунтов дноуглубления, 1960 – 1990 гг.) и современной (строительство Тузлинской дамбы, 2003 г.) хозяйственной деятельности. Поскольку характер зафиксированных трансформаций не позволяет полагать указанные причины единственными, авторы рассматривают разные гипотезы, объясняющие механизм этих изменений. Делается вывод о необходимости дальнейшего исследования геоэкологической динамики экосистемы Керченского пролива, особенно сегодня – после строительства Крымского моста.
Ключевые слова
Полный текст
Первые исследования структуры и состояния популяций макрозообентоса Керченского пролива начались в середине 1930-х годов и поз волили выделить в проливе 9 бентосных сообществ [1]. В 1955 г. при исследовании донных сообществ пролива было установлено, что площадь биоценоза мидий Mytilus – Mytilaster – Balanus improvisus значительно сократилась за счёт интенсивного развития биоценоза Cerastoderma (Сardium) – Ampelisca – Corophium. Исчез биоценоз Mytilus – Ascidiella и бо́льшая часть биоценоза Cardium edule – Policheta, на их месте возник биоценоз Nephthys – Oligocheta. В работе К. Н. Несиса причиной зафиксированных изменений называлось осолонение Азовского моря в результате зарегулирования стока реки Дон [2].
Гидробиологические работы в Керченском проливе были продолжены только в 1986 г., и тогда сотрудники Южного НИИ морского рыбного хозяйства и океанографии (ЮгНИРО) обнаружили в донном сообществе пролива 71 вид бентосных животных. Средняя биомасса бентосных организмов составляла 431 г/м2, а численность – 386 экз/м2. В течение последующих 25 лет крупномасштабных гидробиологических исследований в Керченском проливе не проводилось. Только в отдельные годы сотрудники ЮгНИРО эпизодически отбирали бентосные пробы (по одной пробе ручным дночерпателем) на локальных (8 – 10 станций) полигонах пролива, подверженных интенсивному антропогенному воздействию (Керченская бухта, южное устье) [3].
В ноябре 2007 г. произошла катастрофа танкера "Волгонефть-139", приведшая к разливу около 1500 т мазута в Керченском проливе. Полевые исследования, проведённые Институтом географии (ИГ) РАН и Институтом океанологии (ИО) РАН в 2008 – 2009 гг. [4 – 6], а также анализ литературных данных аналогичных экспедиций более чем 10 ведомств России и Украины [7] позволили заключить, что уже к августу 2008 г. пролив полностью очистился от вызванных аварией загрязнений. Однако во время полевых работ ИО РАН были обнаружены признаки наличия в исследуемом районе постоянного, не связанного с разливом мазута техногенного загрязнения донных осадков [8]. Этот факт стал основанием для проведения ИГ РАН летом 2008 и 2010 г. полевых работ на акватории пролива с целью оценки современного состояния и возможных трансформаций биоценозов бентосных организмов под влиянием проанализированных ранее антропогенных факторов [9].
В июне–июле 2010 г. ИГ РАН совместно с ЮгНИРО и при методическом участии ИО РАН провёл бентосную съёмку (47 станций) пролива по схеме 1986 г. (рис. 1). На каждой станции ручным дночерпателем Петерсена (площадь 0,025 м2) отбиралось по 4 пробы грунта для сопоставимости с данными 1986 г. Проба промывалась через сито с газом № 23. Камеральная обработка выполнялась по общепринятым методикам. Для исследования причин трансформации донных сообществ анализировались ретроспективные литературные данные по геологии Керченского пролива [10]. Кроме того, изучались материалы, полученные в ходе уже упоминавшихся геологических съёмок пролива сотрудниками ЮгНИРО в 1986 и 1990 гг., а также при водолазном обследовании (49 погружений через 1 милю) дна Керченского пролива после катастрофы танкера "Волгонефть-139", которое ИГ РАН провёл совместно с Государственным казённым учреждением Рес публики Крым "Противооползневое управление" в августе 2008 г. Гранулометрический состав проб грунта, отобранных в 2008 г., определялся в аналитичес кой лаборатории ИО РАН сотрудницами минералого- петрографической группы А. Н. Рудяковой и В. П. Казаковой.
Рис. 1. Схема 47 станций совместной российско- украинской бентосной съёмки Керченского пролива, лето 2010 г.
Число видов гидробионтов, обнаруженных в 2010 г. в донном сообществе Керченского пролива, составило 73, тогда как в 1986 г. удалось выявить 71 вид. Средняя биомасса организмов составила 197,6 г/м2, численность – 613,7 экз/м2. В видовом составе донных организмов за 25 лет сократилась доля двустворчатых моллюсков с 32 до 21 %, а доля брюхоногих моллюсков и ракообразных, наоборот, возросла с 7 до 16 % и с 18 до 24 % соответственно. Вклад остальных видов практически не изменился.
В сообществах макрозообентоса пролива с 1986 по 2010 г. произошло существенное перераспределение видов (таблица, рис. 2) [11]. Десять видов донных организмов, встречаемость которых в 1986 г. достигала 30 – 54 %, в 2010 г. в проливе вообще не были обнаружены. Это 6 видов двустворчатых моллюсков, 2 вида полихет, 1 вид кишечнополостных, 1 вид ракообразных. Ареалы 12 видов макрозообентоса – 6 видов двустворчатых моллюсков, 3 видов брюхоногих моллюсков, одного вида ракообразных, одного вида полихет и одного вида асцидий – сократились, их встречаемость снизилась с 20 – 70 до 2 – 4 % и с 40 – 80 до 20 – 40 % (см. табл.). Ареалы 8 видов бентосных организмов, наоборот, расширились: встречаемость 4 видов двустворчатых моллюсков, 2 видов полихет и одного вида ракообразных увеличилась с 1 – 9 % до 10 – 47 %.
В южной части пролива из 4 биоценозов, включавших в 1986 г. 6 сообществ макрозообентоса, в 2010 г. был обнаружен только один – биоценоз полихеты Mellina palmata (рис. 2 а). Её встречаемость по сравнению с 1986 г. увеличилась с 55 до 65,2 %. При этом средняя биомасса сократилась в 4,5 раза – с 13,3 до 3,1 г/м2. Биомасса и встречаемость основных биоценозобразующих видов двустворчатых моллюсков Cerastoderma glaucum и Chamelea gallina к 2010 г. сократились с 75 до 9 г/м2 и с 50 до 37 % для первого вида и с 65,7 до 0,36 г/м2 и с 80 до 19,7 % – для второго (рис. 2 б,в), а биоценоз двустворчатого моллюска Modiolus adriaticus, как и сам моллюск, полностью исчез из пролива (рис. 2 г).
Встречаемость (%) и биомасса (г/м2) отдельных представителей макрозообентоса (д – двустворчатые моллюски, б – брюхоногие моллюски, п – полихеты, к – кишечнополостные, р – ракообразные) Керченского пролива в 1986 и 2010 гг.
Вид | 1986 | 2010 | ||
% | г/м2 | % | г/м2 | |
Не обнаружены в 2010 г. | ||||
Modiolus adriaticus (д) | 47 | 45,0 | — | — |
Polititapes aurea (д) | 53 | 18,4 | — | — |
Gouldia minima (д) | 29 | 1,17 | — | — |
Flexopecten ponticus (д) | 20 | 9,4 | — | — |
Gastrana fragilis (д) | 22 | 4,3 | — | — |
Acanthocardia paucicostata(д) | 17 | 1,23 | — | — |
Pectinaria koreni (п) | 34 | 0,65 | — | — |
Terebellides stroemi (п) | 26 | 1,85 | — | — |
Actinia equina (к) | 30 | 0,75 | — | — |
Callianassa pestai (р) | 17 | 2,8 | — | — |
Деградировали за 25 лет | ||||
Chamelea gallina (д) | 80 | 65,7 | 19,6 | 0,36 |
Cerastoderma glaucum (д) | 50 | 75,0 | 37,0 | 9,0 |
Pitar rudis (д) | 58 | 16,8 | 13,0 | 0,11 |
Abra nitida (д) | 48 | 0,96 | 4,4 | 0,04 |
Mytilaster lineatus (д) | 43 | 7,7 | 23,9 | 20,95 |
Spisula subtruncata (д) | 17 | 0,72 | 2,2 | 0,02 |
Tritia reticulata (б) | 70 | 7,2 | 4,3 | 0,23 |
Calyptraea chinensis (б) | 47 | 0,62 | 4,4 | 0,01 |
Nana donovani (б) | 22 | 0,67 | 2,2 | 0,02 |
Nephthys hombergii (п) | 60 | 0,65 | 43,5 | 1,0 |
Diogenes pugilator (р) | 28 | 0,31 | 6,5 | 0,35 |
Ctenicella appendiculata (а) | 17 | 12,5 | 4,4 | 0,13 |
Прогрессировали за 25 лет | ||||
Mellina palmata (п) | 55 | 13,3 | 65,2 | 3,1 |
Balanus improvisus (р) | 2 | 0,1 | 47,8 | 3,2 |
Nereis succinea (п) | 6 | 0,17 | 43,5 | 0,43 |
Abra ovata (д) | 5 | 0,67 | 23,9 | 1,35 |
Cunearca cornea (д) | 9 | 3,7 | 21,8 | 23,72 |
Nereis diversicolor (п) | 1 | 0,005 | 17,4 | 0,27 |
Mytilus galloprovincialis (д) | 5 | 85 | 13,0 | 131,5 |
Parvicardium exiguum (д) | 1 | 0,15 | 10,9 | 0,10 |
Появились в 2010 г. | ||||
Nana neritea (б) | - | - | 19,6 | 0,55 |
Hydrobia acuta (б) | - | - | 13,0 | 0,01 |
Microdeutopus gryllotalpa (р) | - | - | 17,4 | 0,004 |
Рис. 2. География биоценозов (чёрный цвет) и ареалов обитания (штриховка) видов макрозообентоса, образующих биоценозы в Керченском проливе, 1986 и 2010 г.
а – Mellina palmata, б – Cerastoderma glaucum, в – Chamelea gallina, г – Modiolus adriaticus
По суммарным показателям, за последние 25 лет произошло 20-кратное снижение средней биомассы макрозообентоса (с 260 до 13 г/м2), при этом численность донных организмов возросла в 2 раза (с 430 до 880 экз/м2), а значит, средний вес особи уменьшился в 41 раз, её линейный размер – в 3,5 раза. В то же время число видов зообентоса на единицу площади дна пролива (á-разнообразие) и скорость прироста видов при увеличении площади (â-разнообразие) существенно возросли в 2010 г. по сравнению с 1986 г. (рис. 3).
Рис. 3. Изменения в α- и β-разнообразии макрозообентоса Керченского пролива, 1986–2010 гг.
Таким образом, практически на всей территории дна южной части пролива произошла деградация популяций (сокращение ареалов) бентосных организмов. При этом в зависимости от вида (особенностей экологии) районы максимальной деградации меняются. Это свидетельствует о существенной неоднозначности, а также пространственной неоднородности и изменчивости возможных механизмов отмеченных гидробиологических трансформаций.
Анализ современной динамики типов донных осадков Керченского пролива и их гранулометрического состава за последние 30 лет [12] позволил убедиться в том, что:
- за исследуемый период площади ракуши в южной части пролива сократились в 2 – 3 раза, а обширные участки дна вдоль крымского берега (от посёлка Аршинцево до м. Такиль), занятые в 1970-е годы песком, к 1986 г. практически исчезли, и к 2008 г. эта часть пролива уже была занята алеврито-глинистыми илами;
- в осадках западного побережья пролива доля пелита увеличилась с 10 – 30 до 30 – 50 % с локальными максимумами в северном устье (95 %), Керченской бухте (до 98 %), посёлке Аршинцево (87 %), посёлке Героевское (66 %) (рис. 4).
Рис. 4. Динамика распределения пелитовой фракции осадков Керченского пролива, %
Светло-серый фон – <10, серый фон – 10–30, тёмно-серый фон – 30–50, чёрный фон – >50
Пространственная неоднородность максимальной динамики деградации популяций бентосных организмов (смена биоценозов, сокращение или развитие их ареалов) указывает на то, что геологический фактор может оказаться не единственной причиной отмеченных гидробиологических трансформаций, а значит, они нуждаются в дальнейшем изучении.
Продолжая исследования, мы оценили по литературным данным [13 – 15] экологические особенности массовых видов зообентоса, деградировавших в Керченском проливе к 2010 г., а также характер воздействия и диапазоны токсических (снижение биологических показателей на 50 % за 2 – 4 суток) и пороговых (снижение биологических и физиолого- биохимических показателей на 50 % за период онтогенеза) концентраций различных токсикантов (нефтепродуктов, фенолов, тяжёлых металлов) для основных видов морских бентосных организмов, обнаруженных нами в проливе [16]. В результате проведённого анализа мы сформулировали несколько рабочих гипотез относительно причин сокращения ареалов и деградации популяций исследуемых видов зообентосных организмов в Керченском проливе. Трансформации могут быть вызваны:
- естественной цикличностью колебаний численности и биомассы в результате смены поколений, которая определяется продолжительностью жизни особей каждого вида (до 14 лет);
- уничтожением зообентосных организмов хищными желетелыми и рыбами на ранних стадиях развития – в период планктонного (личиночная форма) образа жизни;
- гибелью зообентосных организмов на ранних (личиночных) стадиях развития в результате химического загрязнения вод и разливов (плёнки) нефтепродуктов;
- уничтожением взрослых особей хищниками – брюхоногим моллюском Rapana;
- нарушением естественного процесса осадконакопления в результате хозяйственной деятельности (дноуглубление и свалка грунтов, изменение водообмена через пролив и скорости размыва берегов), которое приводит к изменению гранулометрического состава грунтов (заиление дна или, наоборот, образование песчаных отмелей), а следовательно, и их пригодности для обитания зообентоса, а также способности накапливать токсичные загрязняющие вещества;
- изменением динамики вод пролива в результате строительства Тузлинской дамбы, образованием на его акватории застойных зон и, как следствие, снижением прозрачности вод, освещённости дна, ухудшением аэрации придонного слоя, а также аккумуляцией на локальных участках дна токсичных загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих пределы толерантности бентосных организмов.
Отсутствие многолетних регулярных наблюдений за состоянием биоценозов зообентоса в Керченском проливе не позволяет исследовать первую из предложенных гипотез – установить наличие цикличности в динамике их структуры, численности и биомассы организмов. Остальные отмеченные возможные причины геоэкологических трансформаций в Керченском проливе сегодня, после строительства Крымского моста, также ждут своих исследователей.
Таким образом, реализованные сотрудниками ИГ РАН, ИО РАН, ЮгНИРО и ГКУ "Противо оползневое управление" исследования Керченского пролива позволили установить изменение видового состава его экосистемы. Как было показано, биоценозы моллюсков-фильтраторов (сестнонофагов) заменяются биоценозами собирателей полихет (детритофагов), ареалы биоценозов моллюсков существенно сокращаются (вплоть до полного исчезновения), уменьшаются размер и вес отдельной особи и в результате – суммарная биомасса. Параллельно развивается процесс заиления дна пролива. Тем не менее зафиксированные гео экологические трансформации однозначно не указывают на геологический фактор и хроническое загрязнение донных осадков как на единственные причины изменения компонент биотической части экосистемы пролива.
ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ
Работа выполнена в рамках Государственного заказа № 0148-2019-0007 "Оценка физико-географических, гидро логических и биотических изменений окружающей среды и их последствий для создания основ устойчивого природопользования".
Об авторах
Дмитрий Яковлевич Фащук
Институт географии РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: fashchuk@mail.ru
доктор географических наук, ведущий научный сотрудник ИГ РАН
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29Александр Сергеевич Терентьев
Южный НИИ морского рыбного хозяйства и океанографии
Email: iskander65@bk.ru
старший научный сотрудник ЮгНИРО
Россия, КерчьСергей Константинович Ковальчук
ГКУ Республики Крым "Противооползневое управление"
Email: sergey.kovalchuk.1951@mail.ru
ведущий геолог ГКУ "Противооползневое управление"
Россия, ЯлтаНикита Виленович Кучерук
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Email: sergey.kovalchuk.1951@mail.ru
кандидат биологических наук, заведующий лабораторией ИО РАН
Россия, 117997, г. Москва, Нахимовский пр-т, д.36Список литературы
- Воробьёв В. П. Гидробиологический очерк Керченского пролива. Керчь: АзЧерНИРО, 1934.
- Несис К. Н. Донные биоценозы Керченского пролива // Сборник работ студенческого научного общества Мосрыбвтуза, секция ихтиологии. 1957. Вып. 1. С. 3 – 11.
- Литвиненко Н. М., Евченко О. В. Состояние донного сообщества в Керченском проливе за период 2005 – 2009 гг. // Труды ЮгНИРО. 2010. № 48. С. 9 – 15.
- Фащук Д. Я. Эколого-географические последствия катастрофы танкера в Керченском проливе 11 ноября 2007 г. // Известия РАН. Серия географическая. 2009. № 1. С. 105 – 117.
- Колючкина Г. А. Спиридонов В. А., Симакова У. В. и др. Изучение долговременных последствий катастрофического разлива мазута в Керченском проливе // Океанология. 2009. № 5. С. 798 – 800.
- Петренко О. А., Авдеева Т. М., Себах Л. К. и др. Влияние техногенной катастрофы 11 ноября 2007 г. на состояние морской экосистемы Керченского пролива // Труды ЮгНИРО. 2009. № 47. С. 59 – 69.
- Фащук Д. Я., Флинт М. В., Иванов А. А., Ткаченко Ю. Ю. Нефтяное загрязнение среды в Керченском проливе по результатам исследований 2007 – 2009 гг. // Известия РАН. Сер. географическая. 2010. № 4. С. 86 – 97.
- Belyaev N. A., Kolyuchkina G. A., Shapovalova E. S., Simakova U. V. Investigations of long-term effects of November 2007 Kerch straitblack oil spill // Proceedings of the ninth international conference on the Mediterranean coastal environment. 2009. V. 2. Р. 1107 – 1112.
- Фащук Д. Я., Петренко О. А. Керченский пролив – важнейшая транспортная артерия и рыбопромысловый район Азово-Черноморского бассейна // Юг России: экология, развитие. 2008. № 1. С. 15 – 22.
- Шнюков Е. Ф., Алёнкин В. М., Путь А. Л. и др. Геология шельфа Украины. Керченский пролив. Киев: Наукова думка, 1981.
- Фащук Д. Я., Флинт М. В., Кучерук Н. В. и др. География макрозообентоса Керченского пролива: динамика распределения, структуры и показателей развития // Известия РАН. Сер. географическая. 2012. № 3. С. 94 – 108.
- Фащук Д. Я., Ковальчук С. К., Терентьев А. С. и др. Динамика прибрежной зоны Чёрного моря в Керченском проливе и её экологические последствия // Известия РАН. Сер. географическая. 2013. № 5. С. 125 – 138.
- Воробьёв В. П. Бентос Азовского моря. Симферополь: Крымиздат, 1949.
- Справочник по экологии морских двустворок. М.: Наука, 1966.
- Чухчин В. Д. Экология брюхоногих моллюсков Чёрного моря. Киев: Наукова думка, 1984.
- Патин С. А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 2001.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)