ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 447, № 1, с. 110-113
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 577.475:582.26(262.5)
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ АКВАТОРИЙ ЧЕРНОМОРСКИХ ПОРТОВ НОВОРОССИЙСКА И ТУАПСЕ
© 2012 г. Ж. П. Селифонова
Представлено академиком Ю.Ю. Дгебуадзе 08.06.2012 г. Поступило 08.06.2012 г.
Происшедшие за последнее десятилетие геополитические изменения на территории бывшего СССР и образование ряда независимых государств привели к "обвальному" процессу распада единого народнохозяйственного комплекса, в том числе и транспортной структуры. К Украине отошли мощные черноморские и азовские порты. Серьезно встал вопрос о "южных морских воротах" России, поэтому в северо-восточной части Черного моря значительно возросла потребность в строительстве новых портов, развитии и реконструкции старых [1]. Сравнительно небольшая удаленность от крупных экономических центров юга страны и Северного Кавказа, удобная транспортная связь обусловили возникновение здесь крупных перевалочных центров сухопутно-морских перевозок, пропускная способность которых с каждым годом увеличивается. В сложившейся ситуации значительный вес приобрели порты городов Новороссийска и Туапсе, которые имеют развитую инфраструктуру и входят в международный транспортный коридор. Для выявления антропогенных изменений в наиболее уязвимых зонах возникла необходимость в организации системы специальных наблюдений — экологического мониторинга. Однако существующая система анализов экологического мониторинга, в основу которой положены измерения абсолютных концентраций загрязнителей, фактически не дает возможности оценить реальную скорость биологических процессов деструкции и трансформации анализируемых загрязнителей, которые формируют качество водной среды, равно как и не позволяет оценить деградацию и видоизменение самих экосистем под влиянием антропогенного стресса [2]. Исследование интенсивности процессов минерализации в водной среде и потенциальных способностей экосистем к самоочищению относят к актуальным фундаментальным и прикладным проблемам современности. Тем
Государственный морской университет
им. Ф.Ф. Ушакова,
Новороссийск
более странным выглядит тот факт, что эти вопросы до сих пор не получили должного концептуального и экспериментального развития.
В акваториях Новороссийской бухты и Туап-синского порта нами были проанализированы изменения (с 2004 по 2010 г.) видового состава и обилия фитопланктона, гетеротрофного бак-териопланктона, зоофлагеллят, инфузорий, голо-планктона, меропланктона, ихтиопланктона (рис. 1). Особое внимание уделено анализу зо-обентоса рыхлых грунтов как индикатору эвтро-фирования донных отложений, измерению скорости самоочищения воды, деструкции, запасу усвояемого органического вещества (ОВ), кислотно-растворимых сульфидов и нефтепродуктов в донных отложениях. На основе расчетов [2] ориентировочных биотических балансов и функциональных параметров ключевых элементов портовых экосистем были построены трофодина-мические модели (рис. 2), которые позволили сделать ряд обобщений и выводов, характеризующих их основную структурно-функциональную организацию.
Эвтрофная портовая экосистема — высокопродуктивная биологическая система, которая при небольшом числе доминирующих пелагических видов функционирует достаточно интенсивно. В зонах значительного органического загрязнения экосистема характеризуется деградированной пищевой цепью: низкой численностью обитателей дна, отсутствием в их составе фильтраторов при доминировании многощетинковых червей и нематод. Основную причину развития деградирующих сообществ донных животных следует рассматривать не только в нефтяном загрязнении, но и в накоплении токсичных для фауны лабильных сульфидов в верхнем слое донных осадков. Ограничение условий обитания зообентоса по градиенту накопления нефтепродуктов в грунтах не носило выраженного лимитирующего характера, тогда как в зонах критических концентраций лабильных сульфидов (1620—1980 мг 8/дм3) наблюдалось практически полное вымирание макрозообентоса, а при концентрации свыше 600 мг 8/дм3 его биомасса была крайне низкой (не более 2.0 г/м2). Значительная
Рис. 1. Расположение станций на северо-восточном шельфе, где отбирались планктонные и бентосные пробы: а — Новороссийская бухта (на врезке порт), б — Туапсинский порт.
—
Осадок
Осадок
Аллохтонное ОВ
Рис. 2. Реконструкция схемы потоков энергии (кДж/м2) в экосистемах Новороссийского (а) и Туапсинского (б) портов: числа в квадратах — рацион последующего трофического звена; числа в кружках — неусвоенная часть рациона, числа в трапециях — непотребленная продукция.
112
СЕЛИФОНОВА
часть потока энергии в такой экосистеме расходуется на образование лабильных сульфидов, что усугубляет экологическую обстановку в зонах загрязнения. Аккумуляция лабильных сульфидов в донных осадках — одна из причин деградации портовой экосистемы, которая приводит к обеднению и изменению видового состава донной фауны, снижению ее самоочистительной способности и, как следствие, потере качества воды, что согласуется с полученными ранее результатами [3].
Произошедшие в зоопланктоне позитивные изменения свидетельствуют о стабилизации портовой экосистемы на более высоком, чем в 1990-е годы, продукционном уровне. Для нынешнего состояния пелагических сообществ весьма характерно снижение пресса хищного гребневика Mnemiopsis leidyi и гетеротрофной ноктилюки Noctiluca scintillans, рост обилия голопланктона, меропланктона, ихтиопланктона. С 2002 г. в Новороссийской бухте наблюдается постепенное восстановление обилия голопланктона до уровня благополучных 1960-1970-х годов, а нерестовых популяций пелагофильных рыб — до уровня 1980-х годов. Четко обозначился осенний максимум биомассы голопланктона (0.4—0.8 г/м3 в акватории порта, 1.8—2.0 г/м3 в открытой части), отсутствующий в 1990-е годы в период вспышки развития мнемиопсиса. Летом и осенью отмечено многократное возрастание плотности ранее редких олиготрофных форм Copepoda и Cladocera — Paracalanus parvus, Centropages ponticus, Podone-vadne tergestina, Evadne spinifera, а также обычных черноморских видов — Pleopis polyphemoides, акарций, сагитты, аппендикулярии. В 2010 г. выявлена невиданная ранее осенняя вспышка развития (30 тыс. экз./м3) циклопоидных копепод Oithona davisae Ferrari & Orsi (syn. O. brevicornis f. minor Nishida et al.), занесенных в бухту с балластными водами коммерческих судов. Аналогичные процессы происходили и в более загрязненном Туапсинском порту, однако интенсивность их развития была в два раза ниже. Такие глубокие изменения в пелагиали могли произойти под влиянием климатических особенностей последних лет (положительные аномалии температуры воды) и вселения в Черное море гребневика Beroe ovata, который контролирует биомассу зоопланктоно-фага M. leidyi. Многолетние изменения в биомассе зоопланктона сопровождались падением численности и биомассы фитопланктона (до 2—5 раз) и его структурной перестройкой — спад в развитии динофитовых водорослей (до 20% по биомассе) с одновременным увеличением обилия диатомовых водорослей (70% по биомассе), а за пределами портов — кокколитофорид (34% по численности). Вероятно, этот факт связан с возросшим потреблением их зоопланктоном, многолетними трендами климатических условий и ослаблением уровня эвтрофикации вод.
На фоне изменения среды обитания гидро-бионтов создались чрезвычайно благоприятные условия для вселения и распространения чужеродных гидробионтов, заносимых с балластными водами коммерческих судов [4]. Сравнительный анализ балластных вод и биоразнообразия в Новороссийской бухте позволил выявить основные "группы риска" инвазий с водным транспортом: раковинные инфузории, веслоногие раки, много-щетинковые черви и фитопланктон. Всего в прибрежных водах северо-восточного шельфа Черного моря обнаружено 67 видов-интродуцентов (45 — Copepoda, 2 — Polychaeta, 5 — Tintinnida, 6 — Bacillariophyceae, 8 — Dinophyceae, 1 — Prymnesio-phyceae). Наибольшее количество чужеродных видов отмечено в Новороссийской бухте. Единичные находки большого числа чужеродных Copepoda (44 таксономические формы), чьи ареалы ограничены поли- и эугалинными водами, следует считать сомнительными. Однако при попадании чужеродного вида в новую среду обитания с оптимальными для него условиями существования может произойти экологический "взрыв численности", как это мы наблюдали в случае с цикло-поидными копеподами O. davisae, инфузориями-тинтиннидами Eutintinnus lusus-undae, Tintinnopsis directa, T. tocantinensis, Amphorellopsis acuta, по-лихетами Streblospio gynobranchiata [5—8]. Особую тревогу вызывают вспышки численности в портовых акваториях чужеродных потенциально токсичных водорослей — Phaeocystis pouchetii. Биологические инвазии с водным транспортом несомненно усилят процесс медитерранизации черноморской флоры и фауны. Возможность появления в прибрежной зоне новых видов, оказывающих токсическое воздействие на нативные формы гидробионтов, в том числе объекты марикультуры и человека, остается очевидной проблемой.
Имеющиеся данные [9] о запасе усвояемого ОВ и интенсивности его деструкции позволяют утверждать, что в Новороссийской бухте в середине 1990-х годов сформировалось и эффективно функционировало планктонное сообщество гете-ротрофов, которое интенсивно перерабатывало не только первичную продукцию фитопланктона, но и избыток ОВ, поступающего с береговым стоком. В настоящее время за счет увеличения биомассы зоопланктона в открытой части Новороссийской бухты скорость фильтрации водной массы зоопланктоном возросла в 1.5 раза, в акватории порта осталась на уровне 1990-х годов. Процесс осаждения ОВ разными группами зоопланктона был примерно одинаков, в то время как в акватории Туапсинского порта инфузории осветляли воду в среднем два раза быстрее, чем голо- и меро-планктон. Летом процессы самоочищения проходили наиболее интенсивно, а в зимнее время и в условиях нефтяного стресса, который имел место в Туапсинском порту, снижались. Полученные
данные о фильтрационной деятельности зоопланктона хорошо согласуются с показателями интенсивно
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.