ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ДОННЫХ СООБЩЕСТВ

ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ДОННЫХ СООБЩЕСТВ

РЕКИ АМАЗАР В СВЯЗИ СО СТРОИТЕЛЬСТВОМ АМАЗАРСКОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ЗАВОДА

Д.В. Матафонов

Всего было обследовано 7 станций на р. Амазар и 2 станции на р. Чичатка. На р. Амазар пробы были собраны на следующих участках: 1) в зоне будущего затопления (плес, устье руч. Крестовая); 2) ниже зоны затопления – на перекате; 3) выше зоны затопления – под автомостом, ниже пос. Амазар, а также выше этого поселка.

Отбор проб производился дночерпателем Петерсена (S = 0,025 м²) в двух повторностях. На участках перекатов пробы собирали, смывая организмы бентоса с камней (в двух повторностях), с последующим их пересчетом на 1 м² дна. Продукцию сообщества зообентоса рассчитывали по величинам удельной продукции организмов за период максимального роста донных беспозвоночных – период открытой воды р. Амазар, или 6 месяцев (середина апреля – середина октября). Расчет продукции для р. Амазар был произведен по основным группам зообентоса – личинкам хирономид, ручейников, стрекоз, а также олигохетам, двустворчатым и брюхоногим моллюскам. Для водохранилища на р. Чичатка (по центральной станции) – таким же образом по личинкам хирономид и олигохетам.

В результате обработки проб получены следующие данные о структуре донных бентоценозов. Общее количество обнаруженных групп – 14 (табл.1). Наибольшее разнообразие было отмечено в устьевой части руч. Крестовая – 11 групп. Далее по общему числу групп следует участок плеса – от 5 до 7, на участках перекатов отмечено наименьшее число групп. Численность организмов была наиболее высокой на перекате ниже плеса, а также в устье руч. Крестовая. Наибольшие величины биомассы бентоса также были отмечены в устье руч. Крестовая.

В целом, наибольшей встречаемостью отличались личинки хирономид, ручейников и брюхоногих моллюсков, которые дали для р. Амазар и наибольшие средние величины биомассы. На участках замедленного течения и заиления, обычно вблизи берега на глубинах до 0,7 м, в бентосе возрастало количество олигохет, мелких двустворок, а также личинок мокрецов и стрекоз. Можно отметить, что замедленная скорость течения, накопление растительных остатков, заиление, а также зарастание водной растительностью, оказывают благоприятное действие на развитие бентоса в устье руч. Крестовая и на участке плеса выше переката.

Таблица 1

Численность (N, экз./м²) и биомасса (B, г/м²) организмов зообентоса

на обследованных станциях

Продукция в водохранилище оказалась выше за счет освоения всей его зоны высокопродуктивными организмами – личинками хирономид. Этому способствовали благоприятные условия обитания – низкие скорости течения воды, хорошая аэрация, песчаные грунты с обилием привносимой органики. Здесь же оказалась высокой величина биомассы олигохет, которая была сопоставима с участками р. Амазар выше переката (у берега) и устьем руч. Крестовая (табл. 2).

Полученные величины продукции сообщества зообентоса послужили основой для расчета величины рыбопродукции, которая в р. Амазар составила 8,0 кг/га, а в водохранилище – 38,2 кг/га.

Прогнозируя возможное влияние создания водохранилища на сообщества донных беспозвоночных в первую очередь необходимо принимать во внимание ведущее значение уровня воды и его зарегулированности. Считаем, что с созданием водохранилища произойдет повышение и стабилизация уровня воды в реке на участке водохранилища, замедление скорости течения, в связи с чем будет происходить заиление грунтов. Эти условия будут определять смену настоящего, в целом реофильного облика сообществ бентоса, на лимнофильный. Для большинства водохранилищ эти изменения являются закономерными [1–4]. Тем не менее, процесс достижения бентосом относительно стационарного состояния, также как и в других водохранилищах, будет зависеть от скорости образования устойчивого грунтового комплекса.

Средняя численность (N, экз./м²) и биомасса (B, г/м²)

организмов зообентоса р. Амазар

В целом возможен вариант формирования бентофауны Амазарского водохранилища близкий сложившемуся в Вилюйском водохранилище, которое в общих чертах можно охарактеризовать как мало- или среднекормное [3]. В первые годы создания этого водохранилища большое значение для расселения гидробионтов (в первую очередь личинок хирономид) имел затопленный лес [3]. В дальнейшем, с выпадением лесов и заиливанием грунтов, бентос на открытых участках обеднел. Несмотря на это, были выделены районы водохранилища повышенной кормности, которые сопутствовали прибрежным участкам и заливам затопленных устьев впадающих рек. Подобные процессы мы предполагаем и для Амазарского водохранилища. Кроме того, в нем возможно формирование участков повышенной кормности, по продуктивности близких сформированным на песчаных грунтах Чичатского водохранилища. В то же время уникальность этих процессов в Амазарском водохранилище будет во многом определяться особенностями его гидрологического режима, а также природно-климатическими особенностями местности. Очевидно, немалое значение для общего развития бентоса будут иметь и особенности формирования донных фитоценозов. В целом можно ожидать увеличение рыбопродуктивности обследованного участка реки.

С другой стороны, выпадение ряда реофильных видов, а также длительность процесса перестройки и формирования новых донных сообществ организмов, может вызвать снижение продукции отдельных видов рыб. К таким значимым организмам можно отнести личинок некоторых видов ручейников, которые, по данным настоящего обследования, являются одним из существенных компонентов в питании ленка. Кроме того, пока трудно оценить то влияние, которое окажет на зооценозы загрязнение речных вод сточными водами завода.

В заключение следует отметить, что для более точного прогноза предстоящих изменений в структуре донных сообществ в связи с созданием целлюлозного завода на р. Амазар, необходимы более тщательные исследования на современном этапе.

2. Биологические ресурсы водохранилищ/отв. ред. Н.В. Буторин, А.Г. Поддубный. – М.: Наука, 1984.

3. Биология Вилюйского водохранилища/отв. ред. Ф.Н. Кириллов, Н.Г. Соломонов. – Новосибирск: Наука, 1979.

4. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду/отв. ред. Г.В. Воропаев, А.Б. Авакян. – М.: Наука, 1986.

В конце XX и начале XXI века как во всем мире, так и в различных регионах России отмечается тенденция потепления климата, что в ряде случаев приводит к существенным перестройкам экосистем водоемов, изменениям гидрологического, гидрохимического и термического режимов [4]. Изменяется животный и растительный мир водоемов, наблюдаются многочисленные случаи инвазии южных видов в более северные участки бассейнов рек. Зоны измененных температурных условий, о которых упоминалось выше, находясь под влиянием глобального потепления, начинают играть роль своего рода модельных полигонов, на которых может быть прослежена "эволюция" как водных экосистем, так и отдельных видов гидробионтов. Именно на таких участках водохранилищ становится возможным наблюдать изменение эколого-физиологических и эколого-биохимических свойств рыб и беспозвоночных, а иногда и прогнозировать динамику изменения таких свойств в ходе предстоящего повышения температур воздушной и водной среды на земном шаре в XXI веке.

К сожалению, в силу ряда сложившихся объективных, политических и экономических причин в России в течение последних 15 лет, многолетние систематические исследования влияния тепловых (и холодовых) сбросов на водохранилища в районах ГЭС, ГРЭС и АЭС оказались практически свернутыми. Не проводятся они и в странах ближнего зарубежья. Единственным положительным примером могут служить многолетние исследования литовских ученых на водоемах-охладителях Литовской ГРЭС, а также Игналинской АЭС. В последнем случае изучена не только динамика реакций экосистем водоемов на возрастание тепловых нагрузок, но и обратный процесс (в ходе планируемого постепенного прекращения работы атомной станции).

Одним из основных элементов экологического мониторинга зон водохранилищ России с измененными температурными условиями является изучение и сопоставление температурных адаптаций водных организмов (в частности, рыб и беспозвоночных) в естественной среде (норма), участках сбросных вод и в экспериментальных (лабораторных) условиях [3]. Исследование различных форм температурных адаптаций рыб и беспозвоночных, а также реакций водных животных на температурный фактор, в различное время успешно проводились в Институте биологии внутренних вод РАН, Институте проблем экологии и эволюции РАН, Зоологическом институте РАН, Институте биологии развития РАН, Институте биологии КНЦ РАН, Мурманском морском биологическом институте КНЦ РАН, а также на биологических факультетах МГУ и ЛГУ, во ВНИИПРХе, ГОСНИОРХе, ПИНРО, АтлантНИРО и других рыбохозяйственных организациях. Это направление гидробиологии и ихтиологии имеет богатую историю и сильно развито в США, Канаде, Англии, Франции, Норвегии, Швеции, Финляндии и ряде других европейских стран. Исследования в России продолжаются и в настоящее время, но только отдельными группами ученых. Ряд исследований выполнен учеными Сибири (Лимнологический институт СО РАН, Красноярский и Иркутский университеты) и Мордовского госуниверситета. Тем не менее, следует отметить, что изучению температурных требований пресноводных гидробионтов как в естественных условиях, так и в эксперименте, уделяется слишком малое внимание.

Вместе с тем, оценка температурных границ жизнедеятельности, оптимальных температур роста, питания и поведения, термопреферендума рыб и беспозвоночных, особенностей температурной акклимации и оцепенения (или "зимней спячки") рыб имеет не только актуальное теоретическое значение, но и важную практическую значимость [3]. Полученные нормы температурной жизнедеятельности водных животных позволяют не только прогнозировать эффективность и экологическую безопасность их обитания в естественных и измененных условиях водохранилищ, но и разрабатывать научно обоснованные параметры сброса вод в зонах ГЭС, ГРЭС и АЭС [2].

Задача настоящей публикации – формулировка основных этапов, необходимых для полносистемного мониторинга температурных требований гидробионтов в зонах гидротехнических сооружений, тепловых и атомных электростанций. В качестве первоочередных этапов предлагаются следующие.

В дополнение к термоадаптационным показателям, в экологическом мониторинге продуктивно использовать также и гидрологические характеристики водохранилищ – параметры ледостава, средние температуры воды за сезон, температуры водной массы, суммарный запас тепла за период открытой воды, теплозапас за весь год и за каждый отдельный месяц и т.д. Такие гидрологические показатели суммарно дают ясную картину пространственной и временной структуры температурных условий обитания гидробионтов. Кроме того, весьма полезна информация, характеризующая динамику уровенного режима водохранилища, кормовую базу рыб, влияние других биотических и абиотических факторов и различных видов антропогенного воздействия на водоем.

В заключение следует отметить, что взаимодействие гидробионтов с температурными условиями среды возможно оценить аналогично их отношению к традиционным экологическим ресурсам, например, трофическим (Magnuson et al., 1979). Так, некоторый объем водных масс с определенной температурой и термическим режимом (в пределах водохранилища или его части) вполне может быть рассмотрен в качестве своеобразного термального ресурса [3], что, несомненно, указывает на необходимость и актуальность мониторинга температурных требований рыб и беспозвоночных в водоемах.
Литература
1. Алабастер Дж., Ллойд Р. Критерии качества воды для пресноводных рыб. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 384 с.

2. Голованов В.К., Смирнов А.К., Болдаков А.М. Воздействие термального загрязнения водохранилищ Верхней Волги на рыбное население: современное состояние и перспективы // Актуальные проблемы рационального использования биологических ресурсов водохранилищ. Рыбинск: Изд – во ОАО "Рыбинский Дом печати", 2005. С. 59–81.

3. Голованов В.К., Свирский А.М., Извеков Е.И. Температурные требования рыб Рыбинского водохранилища и их реализация в естественных условиях // Современное состояние рыбных запасов Рыбинского водохранилища. Ярославль, 1997. С. 92–123.

4. Изменения климата и их последствия: материалы специальной сессии Ученого совета Центра междунар. сотрудничества по проблемам окружающей среды. – СПб: Наука, 2002. – 269 с.

5. Beitinger T.L., Bennet W.A., McCauley R.W. Temperature tolerances of North American freshwater fishes exposed to dynamic changes in temperature // Environ. Biol. Fishes. 2000. Vol. 58, № 3. P. 237–275.

6. Power plants. Effects on fish and shellfish behavior. [Ed. Hocutt Ch. H., Stauffer J.R., Edinger J.E., Hall L.W., Morgan R.P.]. – New York–London–Toronto–Sydney–San Francisco: Academic Press, 1980. – 346 p.

На обоих створах на всех станциях наиболее грязная вода в основном наблюдалась в июне. Это объясняется первичным наполнением водохранилища. В некоторые годы, в связи с тем, что основная зона муссонных дождей располагалась южнее, приток в водохранилище был меньше нормы. Так, в 1987 г., из-за холодной весны, наполнение началось в конце мая, ото льда оно очистилось в первой декаде июня. В 2000 г., в связи с увеличением площади зеркала водохранилища, были затоплены новые территории, что, очевидно, обусловило ухудшение качества воды. Если в 1979 г. было обнаружено 45 видов зоопланктона, то в 2004 г. всего определено 18 видов. Таким образом, наметилась тенденция к уменьшению количества видов зоопланктона.

Гидробиологические наблюдения по зоопланктону на Бурейском водохранилище были начаты в 2003 г. и проводились до марта 2004 г. – на двух створах. С июня по октябрь 2004 г. пробы воды с Бурейского водохранилища исследовались с 5 створов. Всего определен 41 вид зоопланктонных организмов. Из них 12 видов – коловратки, 19 видов – ветвистоусые и 10 видов – веслоногие рачки. 33 вида являются индикаторами сапробности. Большинство обнаруженных видов относятся к олигосапробам.

В первый год наблюдений наибольшее число видов (30) определено на первом створе. Максимальная численность – 123 200экз/м³ – определена на втором створе, наибольшая биомасса – 9 813,92мг/м³ – на первом створе. Качество воды соответствует II-III классу чистоты вод по шестибалльной шкале. В 2004 г. наибольшее число видов определено на втором створе – 32, на первом – 30, на третьем – 12, на четвертом – 9, на пятом – 8 видов (рис. 1).

Рис. 1. Видовой состав зоопланктона в 2004 г.

Численность и биомасса зоопланктона в зимний период значительно меньше, чем в пробах летнего периода. В марте 2004 г. определено на первом створе всего 4 вида, на втором створе – 5 видов.

Сравнивая створы по качеству воды, можно отметить, что наиболее чистый – первый створ, средний индекс сапробности за год – 1,27, наиболее грязный – пятый створ, средний индекс сапробности – 1,54. На этот створ, возможно, оказывает влияние бассейн реки Ургал. На втором створе средний индекс сапробности – 1,33, на третьем – 1,52, на четвертом – 1,48. (Рис. 2).

Рис. 2. Качество воды по среднему индексу S

В течение года наиболее грязная вода почти на всех створах наблюдалась в августе, что обусловлено прохождением дождевых паводков в конце июля – начале августа. При сравнении зоопланктонного сообщества Бурейского водохранилища с зоопланктоном Зейского водохранилища прослеживается разница в видовом составе. Так, в Бурейском водохранилище не найдены виды коловраток, присутствие которых говорит о загрязнении водоема (Brachionus calyciflorus, Brachionus quadridentatus). Максимальный индекс сапробности Зейского водохранилища в 1985 г. был 2,43. На Бурейском водохранилище максимальный индекс сапробности такой величины не достигал (1,64). В 2004 г. в качестве воды Бурейского и Зейского водохранилищ резких отличий нет,

хотя вода в Бурейском водохранилище несколько чище. Имеется отличие в количестве видов: так, в 2004 г. в Бурейском водохранилище был определен 41 вид, в Зейском всего – 18. Наибольшее количество видов в единичной пробе Бурейского водохранилища – 16, в Зейском водохранилище – 4.

В июне сделана попытка проследить изменения видового состава зоопланктона на участке верхнего бьефа, на Бурейском водохранилище, р. Амур, выше впадения р. Сунгари и р.Амур в 30 км ниже р.Сунгари. Анализ видового состава зоопланктона в пробах, отобранных в июне 2004 г. показывает, что водная масса в районе приплотинного участка Бурейского водохранилища характеризуется преобладанием олигосапробных (О) организмов – 50 %. На долю наиболее чистых ксено - олигосапробных организмов приходится 4,2 % (рис. 3).

А

Б

Рис. 4. Видовая структура р. Амур (июнь 2004 г.)

4А – у с. Амурзет, 4Б – у с. Нижнеленское
Ниже по течению р. Амур в 30 км от впадения р. Сунгари, у с. Нижнеленинское, качество воды ухудшается в большей степени. Количество олигосапробов уменьшается до 17 %, а более грязных олигобетамезосапробов (О-В) – увеличивается до 66 % (рис. 4Б).

Таким образом, в настоящее время Бурейское водохранилище не оказывает влияние на качество воды в реках Бурея и Амур по гидробиологическим показателям.