ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 3, с. 247-257
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ^^^^^^^^^^^^
И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 556:574.5
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИХТИОФАУНЫ РЕК СЕМЛЯЧИКСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО РАЙОНА (ВОСТОЧНАЯ КАМЧАТКА)1 © 2014 г. С. Р. Чалов*, Е. В. Есин**, Г. В. Айзель*
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы E-mail: srchalov@rambler.ru **Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии 107140 Москва, ул. Верхняя Красносельская, 17 Поступила в редакцию 12.01.2012 г.
Рассмотрена роль факторов среды в формировании ихтиофауны нижнего течения рек и ручьев, берущих начало на склонах вулканов Семлячикской группы (восточно-камчатский вулканический район). Впервые проведено описание гидрологических и экологических условий рек и ручьев, впадающих в Семлячинский лиман. Исследована специфика гидрологических и геоморфологических характеристик нижнего течения этих водотоков, а также связь абиотических характеристик с особенностями структуры и обилия сообществ рыб. Показано, что интенсивность (плотность) нереста лососевых рыб Salmonidae и сложность (сбалансированность) структуры сообществ молоди и жилых рыб зависят от размера водотока. Плотность обитания и равномерность распределения молоди рыб определяются уклоном русла и морфологией форм руслового рельефа. Температурный режим определяет скорость роста рыб, а химический состав вод — фенетические особенности популяций жилых видов.
Ключевые слова: реки вулканических районов, взвешенные и влекомые наносы, температура воды, гидрохимический режим, ихтиофауна.
Б01: 10.7868/80321059614020047
Для вулканических районов характерны контрастные и мозаичные условия формирования ло-тических экосистем. Высокая мутность речных вод, повышенные минерализация и концентрация токсичных соединений, закисление, неустойчивость русел нередко приводят к деградации или обеднению сообществ водных организмов [2, 4, 18, 19]. В то же время фертилизация рек вулканическими пеплами и подземными водами, богатыми биогенными элементами, может повышать продуктивность экосистем [16, 22].
Влияние вулканической деятельности на речные сообщества сильно выражено на Камчатке, где повсеместно воспроизводятся особо ценные промысловые лососевые рыбы из родов Опсо-гИупсИш и 8а1уеИпш. В центральной части восточно-камчатского вулканического района со-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта президента РФ МК-2857.2012.5, РФФИ (проекты 12-05-00069-а, мол_вед 12-05-33090 и мол_а 12-04-3118).
седние нерестовые реки и ручьи, стекающие по смежным долинам со склонов вулканов Бурлящий и Большой Семлячик (Кроноцкий биосферный заповедник), в своем нижнем течении из-за вулканического влияния резко различаются между собой по ряду геоморфологических и гидрологических характеристик. В результате меняются сообщества рыб, которые на территории заповедника не пострадали от прибрежного лова и сохранили свою естественную структуру и численность.
Цель настоящей работы — оценка влияния различий между четырьмя соседними водотоками — реками Старый Семлячик и Бармотина, ручьями Теплый и Лебяжий — по водному режиму, характеристикам взвешенных и влекомых наносов, гидрохимическому режиму и русловым процессам на состав, обилие и морфологические характеристики популяций рыб. Обсуждаются взаимо-
Таблица 1. Общая характеристика исследуемых водотоков
Характеристики р. Старый Семлячик р. Бармотина руч. Теплый руч. Лебяжий
Площадь водосбора, км2 248 40 30 21
Длина, км 53 13 12 4
Тип русла, % длины реки
разветвленное 4 0 0 13
меандрирующее 10 16 18 0
прямолинейное 86 84 82 87
Средняя ширина русла в нижнем те- 50 8 7 5
чении (в бровках поймы), м
Порядок реки* 4.2 2.0 2.0 1.0
* По Шайдеггеру: Лш = ^М + 1 (М — число постоянных водотоков 1-го порядка с длиной <10 км).
связи в системе "среда обитания — водные организмы".
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Полевые работы проводились 28 июля—10 августа 2010 г. в период межени на реках Старый Семлячик, Бармотина, ручьях Теплый и Лебяжий, впадающих в северную часть Семлячинско-го лимана на побережье Кроноцкого зал. (табл. 1; рис. 1). Лиман соединен с океаном узким (шириной до 50 м) проливом в своей южной части, в нем
смешиваются воды прибрежных морских течений и рек. Крупнейшие притоки лимана — реки Новый Семлячик и Старый Семлячик, образующие единое устье (рис. 1).
Истоки исследуемых рек и ручьев расположены на склонах вулканов Бурлящий и Большой Семлячик на высотах от 800 до 1000 м. Их горные долины с крутыми бортами постепенно выпола-живаются, в нижнем течении водоразделы невысокие (100—200 м над руслами) и плоские шириной до 3 км. В 1.5 км от устьев водотоки выходят
Рис. 1. Бассейны рек — притоков лимана Семлячик. I — морская терраса; II — границы водосборов рек (в том числе III — исследуемые бассейны); 1 — руч. без имени, 2 — руч. Пихтовый, 3 — р. Новый Семлячик, 4 — р. Старый Семлячик, 5 — р. Бармотина, 6 — руч. Теплый, 7 — руч. Лебяжий.
на голоценовую морскую террасу, расстояние между ними сокращается до 500 м, а высота водоразделов — до 20 м.
Исследования проводились в нижнем течении водотоков в пределах морской террасы, где биотопы наиболее продуктивны. Гидрологические наблюдения включали в себя измерения расходов воды, взвешенных и влекомых наносов, уклонов водной поверхности, съемку русла и русловых отложений [1]. Мутность воды определялась оптическими турбидиметрами, для пересчета оптических единиц (T, НТУ) в весовые (S, г/м3) использовалась эмпирическая региональная зависимость, полученная для рек Камчатки (r = 0.96): S = 1.25 T087. Экспериментальные исследования движения влекомых наносов (диаметр частиц d > 0.1 мм) проводились методом улавливания грунта. Использовались плоскодонные круглые ловушки (d = 0.25 м, глубина 0.07 м), закопанные в дно до уровня входного отверстия. Коэффициент уловистости ловушек Кул зависит от разности между силой, сдвигающей частицу /нап, и силой ^тяж, сопротивляющейся ее перемещению: Кул = 25.9 (^нап — ^тяж) + 0.21 [13]. Масса грунта, поступившего в ловушку за время ее установки, дает значение удельного расхода влекомых наносов gi, г/(с м). Расчет суммарного расхода влекомых наносов G проводился суммированием частных расходов для сегментов поперечного профиля (где глубина h = const, скорость течения v = const) (рис. 2): G = 2g,b, где b — ширина русла. Для сегментов, где ловушки не устанавливались, оценку относительного расхода влекомых наносов проводили интерполяцией данных с учетом кубической зависимости g от v: g = /(v3) . Оценивалась концентрация влекомых наносов [11], равная отношению расхода влекомых наносов к расходу воды G/Q, кг/м3. Плотность грунта определялась объемным методом.
Для характеристики русел рек использовалась классификация, разработанная в МГУ им. М.В. Ломоносова [14]. Выделены горный, полугорный и равнинный типы русловых процессов и морфодинамические типы русел (прямолинейные, меандрирующие или разветвленные) [2].
Химический анализ проб воды выполнялся по 36 элементам в химико-аналитической лаборатории Александровской опытно-методической экспедиции. Индекс загрязнения воды (ИЗВ) рассчитывался по формуле ИЗВ = 2(С(/ПДКрх()/п, где С1 — концентрация вещества в воде, г/м3; ПДКрх — предельно допустимые концентрации веществ для рыбохозяйственных водоемов [9]; n — число превышенных показателей. Биотестирова-
V, м/с 1.4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 h, м
В, м
Рис. 2. Схема определения расхода влекомых наносов в створе недостаточным числом измерений удельного расхода наносов. 1, 2, 3 — расчетные сегменты для пересчета измеренных значений g¡ (на схеме показано место установки ловушки).
ние воды на токсичность проводилось в лаборатории эколого-токсикологических исследований ВНИРО на Daphnia magna и Scenedesmus quadri-cauda [12]. Чистая продукция (гС/м2, граммы фиксированного углерода в 1 м2 дна) определялась балансовым методом по изменению концентрации растворенного кислорода [5, 7], содержание которого определялось на течении в замыкающих створах участков через каждые 1.5 ч в светлое время суток и через 3 ч ночью.
Ихтиологические исследования включали в себя контрольные обловы и последующий анализ молоди и жилых рыб, а также учетные работы на нерестилищах лососей. Рыбу ловили мальковым неводом (длина 10 м), загонной ловушкой (диаметр 0.9 м), мальковыми вентерями и ставными жаберными сетями (ячея 12, 15 и 18 мм) на участках русел длиной 200 м. Общий улов составил почти 5 тыс. экз., из них в каждом водотоке из модальных возрастных групп по 30 экз. доминирующих видов — сеголеток кижуча Oncorhynchus kisutch и трехлеток девятииглой колюшки Pungi-tius pungitius отбирались для камерального анализа. У молоди кижуча определись индивидуальная длинаАС, мм, и масса, г, тела [10]. У колюшек, по-
S, мг/л 3.0
р = 10 мм р = 5 мм
h, см -26.0
29.07.2010 30
31.07.2010 02.08.2010 04.08.2010 06.08.2010
07.2010 01.08.2010 03.08.2010 05.08.2010 07.08.2010
Дата
1 2
Рис. 3. Изменение уровня к (пунктирная линия) и мутности S (сплошная линия) воды в р. Бармотине в период наблюдений. 1 — в период без осадков, 2 — с осадками; р — слой осадков.
мимо длины АВ, мм, и массы, определилась на-кормленность (отношение массы пищевого комка к массе рыбы), мкг/г, а также просчитывалось число жаберных тычинок на 1-й дужке (sp.br.), лучей в грудных плавниках Р и боковых костных пластин Со с разных сторон тела. Частота асимметрии этих признаков вычислялась по формуле
[4]: Ь2Л = — Ма)2/(т — 1), где — разность
между значениями признака на левой и на правой сторонах тела у каждой особи, Мл — направленность асимметрии, равная /т (т — число особей в выборке). Всех прочих пойманных рыб взвешивали прижизненно и отпускали на волю в пределах участков лова.
Плотность молоди и жилых рыб Бг, экз/(км основного русла) и экз/(м2 дна), рассчитывалась по методике К. Зиппина [24] с учетом соотношения акваторий местообитаний; биомасса Вг, г/м2, вычислялась как произведение плотности и средней массы рыб в уловах на данном участке с учетом количест
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.