Экологическая ситуация Дагестанской части Каспия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дагестанский государственный Педагогический университет

Кафедра зоологии

Выпускная квалификационная работа

«Экологическая ситуация Дагестанской части Каспия»

Студентка

Агаметова Муслимат Джалаловна

Научный руководитель

Джамалутдинова Тайбат Махмудовна, доцент, к.б. н.

МАХАЧКАЛА 2010

Введение

Актуальность работы. В настоящее время Каспийское море, переживает серьезные изменения окружающей среды, влияющие на условия жизни фауны бассейна. Это выражается в снижении запасов коммерческих видов рыб, включая осетровых, снижении биоразнообразия. Экологические проблемы Каспия и его побережья являются следствием всей истории экстенсивного экономического развития в странах региона. На это накладываются как долговременные природные изменения (вековые колебания уровня моря, изменение климата), так и социально-экономические проблемы сегодняшнего дня (экономические кризисы, региональные конфликты, развитие добычи нефти). Разрушение прибрежных ландшафтов и прибрежной инфраструктуры, вызванное современными изменениями уровня моря, приводит к дополнительному загрязнению водной среды нефтепродуктами. В связи с этим первостепенное значение приобретает изучение причин изменения уровня моря, прогнозирование его многолетних колебаний. Колебания уровня Каспия, в свою очередь, вызывают интерес и как показатель регионального изменения климата, связанного с глобальными изменениями. Заметим, что опасности, обусловленные климатическими изменениями, признаются самыми серьезными угрозами человечеству в наступившем XXI в. К основным экологическим проблемам в Каспийском регионе в настоящий момент относят также "биологическое загрязнение" в виде новых вселенцев. Заметим, что вселение (преднамеренное или случайное) новых видов животных и растений может оказаться для Каспийского моря наиболее существенным и возможно самым необратимым. Значительная часть ущерба, наносимого природе человеческой деятельностью, не поддается пока точным экономическим расчетам. Отсутствие надежных методов экономической оценки биоразнообразия и экологического состояния моря приводит к тому, что прикаспийские страны отдают пока предпочтение развитию добывающих отраслей в ущерб устойчивому развитию Каспийского региона. Несмотря на остроту экологических проблем в отдельных районах Каспийского моря, в целом бассейн, по нашим оценкам, остается еще достаточно чистым. Бассейн Каспия - одна из крупнейших бессточных областей планеты, расположенная в пределах различных ландшафтных зон. Каспийское море обладает уникальными мировыми запасами осетровых рыб. Вместе с тем, акватория Каспия активно используется как для разведения и добычи осетровых и других биоресурсов, так и для разведки и эксплуатации месторождений углеводородов. Степень антропогенного загрязнения моря достигает угрожающих величин. Дагестанская часть побережья и акватории Каспийского моря в настоящее время является регионом экологического бедствия, вызванного современной трансгрессией Каспия. Экологической катастрофой стало, когда на Каспии началось проникновения чужеродных организмов из других морей и озёр. Например, настоящей бедой для Каспийского моря стало массовое размножение гребневика мнемиопсиса. Гребневик впервые появился в Азовском море лет десять назад, и в течение 1985-1990 гг. буквально опустошил Азовское и Черное моря. Его, по всей вероятности, завезли вместе с балластными водами на судах от берегов Северной Америки; дальнейшее проникновение в Каспий не составило большого труда. Гребневик питается в основном зоопланктоном, потребляя ежесуточно пищи примерно 40% от собственного веса, уничтожая, таким образом, пищевую базу каспийских рыб. Быстрое размножение и отсутствие естественных врагов ставят его вне конкуренции с другими потребителями планктона. Поедая также планктонные формы бентосных организмов, гребневик представляет угрозу и для наиболее ценных рыб, например таких, как осетровые. Воздействие на хозяйственно ценные виды рыб проявляется не только косвенно, через уменьшение кормовой базы, но и в прямом их уничтожении. Если ситуация на Каспии будет развиваться так же, как в Азовском и Черном морях, то полная потеря рыбохозяйственного значения моря произойдет между 2012-2015 гг.

Основной целью исследования является - Оценка современного экологического состояния Дагестанской части Каспия.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ происходящих гидрохимических и гидробиологических процессов.

2. Обзор состояния морских сообществ дагестанской части Среднего Каспия.

3. Оценка степени антропогенного воздействия на экосистему Дагестанской части Прикаспийского бассейна и основных экологических проблем, связанных с изменениями уровня Каспия.

4. Разработка мер по предотвращению и снижению антропогенного ущерба экосистеме дагестанского побережья Каспия.

Практическая значимость работы. Разработана экологическая концепция осуществления защитных мероприятий, направленных на поддержание и сохранение оптимального функционирования природно-хозяйственных комплексов региона.

ГЛАВА 1. Общая характеристика и современное состояние экологической системы Дагестанской части Каспия

Каспийское море - самый крупный в мире внутриконтинентальный водоем, не связанный с мировым океаном, площадью более 398000 км2. Расположено оно во внутренней части Евразии, и является удивительным созданием природы. Каспийское море обладает безмерной красотой, многообразием экосистем и богатыми запасами природных ресурсов, до настоящего времени не полностью изученных и не используемых рационально. Каспийское море имеет климатообразующее значение и уникально тем, что донесло реликтовую флору и фауну, в том числе крупнейшее в мире стадо осетровых рыб (90 % мирового запаса). В Каспийском море обитает более 500 видов растений и 850 видов животных. Каспий является главнейшим миграционным путем и местом обитания водоплавающих и береговых птиц [19].

Исследования Каспийского моря начаты Петром Великим, когда по его приказу в 1714-1715 годах была организована экспедиция под руководством А. Бековича-Черкасского. В 1820-х годах гидрографические исследования продолжены И. Ф. Соймовым, позднее - И. В. Токмачёвым, М. И. Войновичем и другими исследователями. В начале 19 века инструментальная съёмка берегов проведена И. Ф. Колодкиным, в середине 19 в. - инструментальная географическая съемка под руководством Н. А. Ивашинцева. С 1866 года в течение более 50 лет велись экспедиционные исследования по гидрологии и гидробиологии Каспия под руководством Н. М. Книповича. В 1897 году основана Астраханская научно-исследовательская станция. В первые десятилетия Советской власти в Каспийском море активно велись геологические исследования И.М. Губкина и других советских геологов, преимущественно направленные на поиск нефти, а также исследования по изучению водного баланса и колебаний уровня Каспийского моря. Каспийское море расположено на стыке двух частей Евразийского континента - Европы и Азии. Каспийское море по форме похоже на латинскую букву S, протяженность Каспийского моря с севера на юг - примерно 1200 километров (36°34' - 47°13' с.ш.), с запада на восток - от 195 до 435 километров, в среднем 310-320 километров (46° - 56° в.д.). Каспийское море условно делится по физико-географическим условиям на 3 части - Северный Каспий, Средний Каспий и Южный Каспий. Условная граница между Северным и Средним Каспием проходит по линии Чечень (остров) - Тюб-Караганский мыс, между Средним и Южным Каспием - по линии Жилой (остров) - Ган-Гулу (мыс).

Каспийское море омывает берега пяти прибрежных государств: России (Дагестана, Калмыкии и Астраханской области) -- на западе и северо-западе, длина береговой линии 695 километров Казахстана -- на севере, северо-востоке и востоке, длина береговой линии 2320 километров; Туркмении -- на юго-востоке, длина береговой линии 1200 километров; Ирана -- на юге, длина береговой линии -- 724 километра; Азербайджана -- на юго-западе, длина береговой линии 955 километров [10,19].

В дагестанские воды Среднего Каспия непосредственно впадают реки Терек (после 1976 года), Сулак и Самур, оказывающие существенное влияние на гидрологический и гидрохимический режим прибрежных вод.

Естественной границей между первой и второй является Мангышлакский порог - полоса банок, имеющих геологическую структурную основу, а между Средним и Южным Каспием - Апшеронский порог, представляющий собой тектонически обусловленное широтное поднятие. Объем вод между тремя названными бассейнами, в совокупности составляющими Каспийское море, распределен весьма неравномерно. Северный Каспий очень мелководный, средние глубины здесь до 10 м, максимальная - около 20 м, он содержит лишь около 0,5% общего объема каспийской воды. Средний Каспий с глубокой (780 м) Дербентской впадиной вмещает около 34% воды, основная часть воды (более 65% общего объема) приходится на долю Южного Каспия, где максимальная глубина достигает 1025 м. На Каспии имеется до 50 островов, общая их площадь около 350 км2. Основную роль в водном балансе Каспия играют реки, их впадает в море свыше 130. Наибольшее значение в питании Каспийского моря имеет бассейн р. Волги площадью 1380 тыс. км2. Сток Волги составляет около 78% общего годового стока в море. Кроме того, в Северный Каспий впадают Урал и Терек, которые вместе с Волгой приносят 88% речных вод. На западном побережье в море несут свои воды Сулак, Самур, Кура и ряд более мелких потоков (в сумме 7% стока), остальные 5% дают реки Ирана. Восточный берег Каспия не имеет ни одной реки, достигающей моря. Питание бассейна осуществляется также за счет дождевых осадков, сумма которых на поверхности моря около 200 мм/год. Акватория Каспия вытянута в меридиональном направлении более, чем на 10, и это обусловливает большое различие его климатических и физико-географических характеристик. Каспийское море пересекает несколько климатических поясов. Северная часть моря находится в полосе континентального умеренного климата, западное побережье - умеренно теплого, юго-западное и южное - субтропического влажного, восточное - пустынного. Все это определяет не только различия в количестве атмосферных осадков, но и температурные характеристики и развитие сезонных синоптических процессов. Среднегодовые температуры воды повышаются в общем с севера на юг в среднем на 0,8 ° С на каждый градус географической широты (зимой от 0 до 10,7, летом от 22 до 28). Современная соленость вод Каспийского моря прослеживается в диапазоне от 0,2 до 13,5%, средняя соленость -12,8%. Низкая соленость наблюдается в Северном Каспии. Малая соленость и отрицательные зимние температуры воды Северного Каспия приводят к тому, что в этой мелководной части бассейн зимой замерзает [19].

Как известно, для каждой зоны Каспийского моря характерен особый температурный режим. Он определяется температурой воздуха, течениями и ветровыми перемещениями водных масс, связанных с атмосферными процессами. Наиболее высокие показатели температуры воды, по данным Дагестанского Гидрометцентра, отмечаются в июле-августе, а минимальные - в феврале. Как видно из таблицы №1, температура воды по направлению с севера на юг несколько возрастает.

Акватория моря от острова Чечень до Махачкалы характеризуется относительно высокими сезонными температурными колебаниями (табл. 1).

Таблица № 1. Средняя месячная и годовая температура воды дагестанского побережья Каспия в 2009 г. (данные Гидрометцентра РД)

Воды северной части дагестанских вод Каспия в связи с малыми глубинами довольно быстро нагреваются весной и также сравнительно быстро охлаждаются осенью. Температура воды в этой части моря всецело зависит от метеорологических условий всего региона.

Сезонные колебания температуры воды поверхностного слоя с запада Среднего Каспия к югу от Махачкалы выражены более слабо по сравнению с указанной выше акваторией моря.

Сезонные изменения температуры лучше всего проявляются в верхних слоях воды и у дна на мелководье до 25 м, а глубже 50 м эти колебания выражены слабо [8] (табл. 2).

Таблица № 2. Вертикальное распределение температуры воды в дагестанском побережье Каспия по сезонам в 2009г. (данные Гидрометцентра РД).

1.1 Гидробиологическая характеристика акватории прибрежья дагестанского района среднего Каспия в современных условиях

По своим гидролого-гидрохимическим и гидробиологическим показателям прибрежная зона дагестанского части Каспия характеризуется как район с колеблющимися факторами среды - температуры, солености, содержания кислорода, течений, биогенного состава и, в зависимости от количества последнего, - изобилием гидробионтов. Нами в летний период 2007-2009 гг. была исследована акватория прибрежья Махачкала -- Манас с целью выяснения современного состава планктонных и бентосных сообществ. Фитопланктон южной части исследуемого района в 2007 г. отличался бедностью видового состава (5-6 видов) и уменьшением с глубиной биомассы, основу которой составляли диатомовые водоросли: Pseudosolenia calcaravis, Rh. fragilissima, Thalassionema nitzschoides, Nitzschia sigmoidea. Средняя биомасса фитопланктона составляла 1,38 г/м", а на отдельных станциях доходила до 2,49 г/м. Установлено, что на развитие доминирующих диатомовых водорослей температурный режим особого влияния не оказывает. Водоросли других отделов обнаружены не были.

По мере отдаления от берега численность планктона уменьшается до 10 раз, меняясь в диапазоне 0,57 - 0,07 г/м. В массовом количестве развиваются нитчатая диатомовая водоросль Sceletonema nitzschoid, которая вызывает "цветение" воды. Особенностью развития летнего фитопланктона 2007 года в исследуемой акватории была массовая вегетация сине-зеленых водорослей: Oscillatoria sp., Gloeocapsa minima и др. Эти виды относятся к мелкоклеточному комплексу и, несмотря на то, что их численность была достаточно высокой и достигала 30 млн. экз./м, показатели биомассы была незначительными [25].

Зоопланктон. По материалам 2007-2009гг. с учетом форм обитающих в прибрежных мелководьях дагестанского района Среднего Каспия, было обнаружено 30 видов и форм зоопланктона. Основу видового состава зоопланктона составляли ракообразные (50%), которые включали 6 видов и форм веслоногих (22,2%), 7 - ветвистоусых (24,4%), 2 -- усоногих раков (4,4%). Вторая по величине группа - коловратки, которые вместе с пресноводными формами составляли 15,5% состава зоопланктона. Остальные виды, отнесенные к группе прочих организмов: планкто-бентические формы и их личинки, инфузории гидрозоа, черви, и.т.д., составляли 34,5%.В соответствии с меняющимися условиями среды, в составе зоопланктона прибрежных мелководий наиболее характерными и распространенными видами являются эвригалинные и умеренно эвритермные формы каспийских ракообразных. Наиболее многочисленными обитателями мелководий являются веслоногие раки (Calanipeda aquae diilcis, Acartia claim) и каспийские полифемиды (Podonvadne trigona tipica, P. poliphemoides и др.).

Основу численности зоопланктона весеннего периода составляют веслоногие раки и науплиусы балянусов. В создании же общей биомассы весеннего воспроизводства участвуют почти все группы организмов. При средней биомассе зоопланктона около 150 мг/м (более 80%) биомассы составляют веслоногие раки. Из этого количества свыше 90% приходится на азово-черноморских вселенцев акарцид. Образованные именно этими раками высокопродуктивные пятна отмечаются по всему прибрежью.

Количественные показатели зоопланктона в Среднем Каспии летом всегда ниже, чем весной. Из множества факторов, влияющих на распределение численности и биомассы летнего зоопланктона исследуемого района определяющим остается лимитирующее влияние гребневика Mnemiopsis leidyi, несмотря на наметившееся снижение его численности. Влияние гребневика на распределение летнего зоопланктона ощущается с начала июля по октябрь по всему прибрежью. Максимальная биомасса зоопланктона отмечена летом 2007 г. в районе Махачкала - Манас и равна 100+10 мг. А по всему прибрежью этот показатель не превышает 50 мг/м и образован за счет небольших концентраций Acartia clausi и личинок Balanus improvisus. Осенний пик развития зоопланктона, характерный для исследуемых районов прибрежья, не успевает за короткий осенний период теплого времени (октябрь-ноябрь) поднять продуктивность зоопланктона до средних величин, поэтому многолетний дефицит численности привел к падению общей биомассы зоопланктона в 5 - 10 раз [7,21].

Бентос. Биомасса донных беспозвоночных дагестанского прибрежья Каспия меняется от уреза до 10-12 м. глубин. На урезе в весенне-летний период доминирует Pontogammarus maeoticus. На глубине 2 -- 5 метров бентосные организмы прак тически отсутствуют, а с 10-12 м глубин, где появляется илистый грунт, биомасса резко повышается и достигает величин, сопоставимых с исследованиями предыдущих годов. Преобладающим видом на глубине 10 м. является Cerastoderma lamarcki, биомасса которой составляет 63,6г/м2, в 2 раза превышая биомассу другого вселенца -- Аbrа ovata. В районах, характеризующихся каменистыми грядами, в составе бентосных биоценозов появляются также Mytilaster lineatus, В. improvisus и Nereis diversicolor, за счет которых биомасса возрастает в 2 раза по сравнению с другими исследованными участками. Причем, на 12 м. глубине М. lineatus, образует максимум численности и его биомасса достигает 204 г/м. Таким образом, из множества факторов, влияющих на биологическую продуктивность дагестанского района Каспия, за последние 5-6 лет определяющими являются трофический пресс гребневика М. leidyi и характер грунтов [27].

1.2 Уровенный режим моря

Для Каспийского моря характерны периодические колебания уровня, связанные в основном с климатическими явлениями (Бруевич, 1957; Аполлов, 1956; Гюль, 1956.) и др. Последняя регрессия Каспийского моря завершилась в 1977 г., когда его уровень достиг самой низкой отметки за последние 400 лет - минус 29,0 м абс.

Уровень Каспийского моря с 1978 г. начал постепенно повышаться и к началу 90-х годов XX века он поднялся на 2,5 м и достиг отметки минус 26,5 абс. (рис.3). В последующем, уровень моря несколько снизился и в последние 8 лет стабилизировался на отметках от минус 26,8 до минус 27,07 м. При современном уровне моря площадь Северного Каспия составляет 104,6 тыс. км2, Среднего - 138,2 тыс. км2 и Южного -149,8 тыс. км2 или соответственно 26,6, 35,2 и 38,2 % от площади всего водоема (без залива Кара-Богаз-Гол). За непрерывный период трансгрессии Каспия в течение 18 лет - с 1978 по 1995 гг. - его уровень повышался на 238 см, а площадь и объем водных масс северной части моря возросли соответственно до 109,2 тыс. км2 и 540,8 км3, или на 49 и 67 %.

Повышение уровня моря почти на 2,5 м, обусловленное возросшим материковым стоком и преобладанием приходной части водного баланса над расходной, привело к существенным морфометрическим и топографическим изменениям Каспия. Так, к настоящему времени акватория моря возросла на 36,4 тыс. км2 и на 90 % за счет северной его части, т.е. увеличилась на площадь, равную Азовскому морю.

Рис. 1. Колебание уровня Каспийского моря за период инструментальных наблюдений

В связи с подъемом уровня моря и увеличением стока основных рек Каспийского бассейна, в химизме воды отмечаются некоторые изменения, которые связаны с геологической структурой рек бассейна и подстилающих грунтов и почв, развитием сельского хозяйства, использованием в земледелии органических и минеральных удобрений, развитием промышленности, особенно нефтехимической, химической, металлургической, текстильной и др., а также с уровнем загрязнений природных вод. Рассматривая вопрос о причинах колебаний уровня Каспия, необходимо обратить внимание на противостояние в этой области двух концепций: геологической и климатической. Согласно геологической концепции, к причинам изменения уровня Каспия относят процессы двух групп. Процессы первой группы, по мнению геологов, ведут к изменению объема каспийской впадины и как следствие - к изменениям уровня моря. В число таких процессов входят вертикальные и горизонтальные тектонические движения земной коры, накопление донных осадков и сейсмические явления. Во вторую группу входят процессы, воздействующие, как полагают геологи, на подземный сток в море, то увеличивая его, то уменьшая. Такими процессами называют периодическое выдавливание или поглощение вод, которые насыщают донные отложения под воздействием изменяющихся тектонических напряжений (смены периодов сжатия и растяжения), а также техногенную дестабилизацию недр, обусловленную добычей нефти и газа или подземными ядерными взрывами [13]. Нельзя отрицать принципиальной возможности влияния геологических процессов на морфологию и морфометрию каспийской впадины, и подземный сток. Однако в настоящее время количественная связь геологических факторов с колебаниями уровня Каспия не доказана. Несомненно, что тектонические движения сыграли определяющую роль на начальных этапах формирования каспийской впадины. Однако если учесть, что котловина Каспийского моря расположена в пределах геологически гетерогенной территории, следствием чего является периодический, а не линейный характер тектонических движений с неоднократной сменой знака, то вряд ли следует ожидать заметного изменения емкости впадины. Не в пользу тектонической гипотезы свидетельствует и тот факт, что береговые линии новокаспийских трансгрессий на всех участках побережья Каспия (за исключением отдельных районов в пределах Апшеронского архипелага) находятся на одном уровне. Нет оснований считать причиной колебаний уровня Каспия изменение емкости его впадины вследствие накопления осадков. Темпы заполнения котловины донными отложениями, среди которых основную роль играют выносы рек, оцениваются, по современным данным, величиной около 1 мм/год и менее, что на два порядка меньше наблюдаемых сейчас изменений уровня моря. Не могут сколько-нибудь существенно влиять на объем Каспийской котловины сейсмодеформации, которые отмечаются только вблизи эпицентра и затухают на близких расстояниях от него.

Что касается периодической крупномасштабной разгрузки подземных вод в Каспий, то ее механизм пока неясен. В то же время этой гипотезе противоречат, согласно Е.Г. Маеву, во-первых, ненарушенная стратификация иловых вод, указывающая на отсутствие заметных миграций вод через толщу донных отложений, а во-вторых, отсутствие доказанных мощных гидрологических, гидрохимических и седиментационных аномалий в море, которые должны были бы сопровождать крупномасштабную разгрузку подземных вод, способную повлиять на изменения уровня водоема.

Главным же доказательством несущественной роли геологических факторов в настоящее время является убедительное количественное подтверждение правдоподобности второй, климатической, а точнее, водно-балансовой концепции колебаний уровня Каспия[17,24].

В XX столетии уровень Каспийского моря существенно изменялся дважды. В 1929 г. он стоял на отметке около минус 26 м, и, поскольку он был близок к этой отметке в течение почти столетия, это положение уровня рассматривалось как средне многолетнее или вековое. В 1930 г. уровень стал стремительно снижаться. Уже к 1941 г. он понизился почти на 2 м. Это привело к обсыханию обширных прибрежных площадей дна. Понижение уровня, при небольших его колебаниях кратковременных незначительных подъемах уровня в 1946-1948 и 1956-1958 гг., продолжалось до 1977 г. и достигло отметки минус 29,02, т.е. уровень занял самое низкое положение за последние 200 лет. В 1978 г. началось, вопреки всем прогнозам, повышение уровня моря. По состоянию на 1994 г. уровень Каспийского моря находился на отметке минус 26,5 м, т.е. за 16 лет уровень поднялся более, чем на 2 м. Скорость этого поднятия 15 см/год. Приращение уровня в отдельные годы было выше ив 1991 г. достигало 39 см. Быстрые изменения уровня оказывают большое влияние на динамику береговой зоны Каспия и накладывают отпечаток на всю народнохозяйственную деятельность прикаспийских государств. На Каспийском море как бы моделируются процессы влияния быстрого подъема уровня бассейна на природную обстановку окружающей суши. Изучение этих процессов очень валено в связи с тем, что прогнозируется быстрое повышение в ближайшие десятилетия уровня Мирового океана, что связано с общим потеплением климата Земли и проявлениями усиления «парникового эффекта» [16].

Колебания уровня Каспия в прошлом, судя по всему, не приводили к необратимой деградации его биоты. Конечно, резкие понижения уровня моря создавали временные неблагоприятные условия, например для рыбного стада. Однако с подъемом уровня ситуация сама собой исправлялась. Природные условия прибрежной зоны (растительность, донные животные, рыбы) испытывают периодические изменения вместе с колебаниями уровня моря и, по-видимому, обладают определенным запасом устойчивости и сопротивляемости внешним воздействиям. Ведь ценнейшее осетровое стадо было в Каспийском бассейне всегда, вне зависимости от колебаний уровня моря быстро преодолевая временное ухудшение условий существования [11].

1.3 О возможных колебаниях уровня Каспия в будущем

Колебанием уровня Каспийского моря никого не удивишь. Однако когда речь заходит об очередном подтоплении многих тысяч гектаров земель, на которых проживают десятки, если не сотни тысяч людей, это обычное дело приобретает масштабы поистине стихийного бедствия. По прогнозам экологов, нынешний период повышения уровня воды Каспийского моря, начавшийся в конце девяностых годов прошлого столетия, продлится примерно до 2040 года. В результате уровень моря повысится на полтора метра. Это грозит обернуться тяжелыми последствиями для всех стран региона. Вновь ожидается, что тысячи гектаров земель уйдут под воду, десятки населенных пунктов окажутся в непосредственной зоне бедствия. Достаточно вспомнить, что предыдущее повышение уровня морской воды на 2,5 м, имевшее место в 1978-1995 годах, привело к заметному осложнению экологической и социально-экономической ситуации в прибрежных регионах. По оценкам специалистов общий экономический урон всем прикаспийским странам от повышения уровня Каспийского моря составил около 40 млрд. долларов [13].

В то же время, по мнению многих ученых, причиной огромного ущерба, который несет экономика, является не подъем уровня, а бездумное и недальновидное освоение полосы земель в пределах упомянутой зоны риска, освободившихся как оказалось, временно из-под моря после 1929 года, то есть при снижении уровня ниже отметки 26 абс. м. Возведенные в зоне риска постройки, естественно, оказались затопленными и частично разрушенными. Теперь, когда затапливается территория, освоенная и загрязненная человеком, действительно создается опасная экологическая ситуация, источником которой являются не естественные процессы, а неразумная хозяйственная деятельность. С недавних пор энергоресурсы Каспийского моря рассматривается в качестве одного из основных факторов в системе энергетической безопасности главных игроков мировой политики. По оценкам, нефтяные запасы региона составляют более 200 млрд баррелей, что ставит его на второе место в мире после Ближнего Востока. Разведка и эксплуатация нефтяных месторождений является важнейшей составляющей загрязнения. Проводятся масштабные геолого-разведочные работы, открыты новые нефтегазовые месторождения, повышается дебит старых месторождений, уделяется больше внимание созданию инфраструктуры. Неслучайно поэтому, что уровни нефтяного загрязнения в разных частях Каспия уже сегодня в 1,5-11,8 раз превосходят предельно допустимые нормы. Согласно данным международной статистики, при разработке морских нефтяных месторождений в море попадает 0,1% добываемой нефти. При объеме 100 млн. тонн в год, которые планируется достичь к 2015 году, а то и раньше, объем загрязнения может составить сто тысяч тонн в год [17].

Уникальные каспийские осетры - основные поставщики черной икры, гибнут в Каспии в огромных количествах. По мнению биоэкологов, причиной является миграция токсичных веществ, которые концентрируются в организме живых существ. Незаконный и нерегулируемый лов рыбы уже уменьшил поголовье осетров в Каспии более чем на 80%.

Несмотря на заверения международных консорциумов, занимающихся добычей углеводородного сырья, применение даже самых современных технологий и отчисления на поддержание экологической безопасности не могут представляться достаточными с точки зрения сохранения популяции осетровых. По сведениям независимых экспертов, объявленный крупнейшими разработчиками месторождений т.н. "принцип нулевого сброса" сегодня не работает. Прямым следствием сброса нефти в воды Каспия является ежегодная гибель до 1-1,5 млн. осетровых [33]. Но не только разработка углеводородного сырья угрожает экологической безопасности региона. Рост прибрежных городов (в прибрежной зоне Каспийского моря сегодня находятся более 200 городов и поселков городского типа), возрождение промышленного потенциала бывших советских республик наряду с очевидными преимуществами имеет и целый ряд издержек. Весьма важной из них является сброс сточных вод. Ежегодно прибрежными странами в акваторию Каспийского моря сбрасывается не менее 40 млн. кубометров сточных вод, включающих отнюдь не только городские и сельскохозяйственные стоки. Основную опасность для экосреды представляют промышленные отходы, попадающие в море, минуя сколько-нибудь действенные очистительные сооружения. С учетом практически полного отсутствия в прикаспийских государствах (за исключением России и, частично, Ирана) предприятий по утилизации промышленных отходов, считается, что сточные воды остаются на сегодняшний день одной из важнейших причин плачевной экологической ситуации на Каспии. К сказанному следует добавить, что экологическую обстановку, пусть и в меньших масштабах, нарушает и ежегодное увеличение числа кораблей, в частности танкерного флота прикаспийских государств, а также процесс милитаризации Каспия. Да и естественные природные процессы, протекающие на дне Каспия, также не способствуют улучшению ситуации.

ГЛАВА 2. Материалы и методики исследований

Исследования экологических проблем региона были начаты мною с 2007 по 2010 гг. При выполнении данной работы были использованы фондовые материалы лаборатории биологических ресурсов ДНЦ РАН, Касп. НИИРХа. Для составления картины экологической ситуации были проанализированы данные измерений, проводившихся в течение 2007 - 2010 гг. специалистами Минприроды РД, Госкомгидромета. Богатый материал о загрязнениях прибрежных территорий и акватории Каспийского моря был собран и представлен при разработке проекта "Неотложных мероприятий на 1993-1995 годы по предотвращению за топления и подтопления населенных пунктов, производственных и непроизводственных объектов, сельскохозяйственных угодий и других ценных земель, расположенных в прибрежной полосе Каспийского моря Республики Дагестан. Представительность и достоверность данных во многих случаях оставляли желать лучшего и поэтому в качестве критерия отбора данных измерений была выбрана устойчивая повторяемость измерений по различным временным интервалам и источникам данных. Для апробации метода комплексной оценки антропогенного воздействия были отобраны два загрязнителя, данные по которым обладают максимальной достоверностью, варьируют в широких пределах в различных точках замеров, что свидетельствует о высокой информативности этих показателей.

осетровый антропогенный экосистема ущерб

Глава 3. Состояния морских сообществ дагестанской части Среднего Каспия

Каспийское море является уникальным природным объектом двух континентов: Европы и Азии. Самое большое внутреннее море мира, содержащее около 44% объема воды всех озер и внутренних морей мира, Каспийское море является местообитанием разнообразной флоры и фауны. Бассейн Каспия по своему значению можно считать с глобальной экосистемой. Главный миграционный путь и местообитание водоплавающих и береговых птиц, а также местообитание около 85 % осетровых всего мира.

Высокое разнообразие местообитаний и смешение видов уникально в Каспийском море. Местообитания представлены обширными речными системами и дельтами с их богатыми увлажненными низменностями, огромными пространствами тростниковых зарослей вдоль северного побережья, относительно пресными (1-8‰) обширными мелководьями Северного Каспия (составляющие около 25% всей площади моря, но только 0,5% всего объема), солоноватые (10-11‰) и более глубокие районы Среднего и Южного Каспия. Наземные виды включают солевыносливые пустынные растения, огромную популяцию береговых птиц и немногочисленных наземных млекопитающих. Морские виды состоят из пресноводных рыб, мигрирующих рыб, которые размножаются в реках и живут в море, и рыб, которые живут только в море. При этом рыбы приспосабливаются к широкому спектру экологических условий.

Осетровые - наиболее известны среди рыб, которые приспособились к сильно изменяющейся солености Каспийского моря. Морские птицы очень разнообразны и численность их здесь очень высокая, некоторые из этих видов отнесены к разряду редких и исчезающих птиц всего мира. Каспийский тюлень, произошедший от различных видов и, может быть, подвидов, напоминает о древних связях с холодными арктическими водами северной части России [3,4].

Современный Каспий по своему происхождению является частью древнего слабосоленого Понтического озера-моря, существовавшего 5-7 млн. лет тому назад. Поэтому наиболее древними организмами является группа солоноватоводных. Среди них наиболее высокой процент эндемичных видов и даже родов. Остальная часть организмов Каспия, в основном, происходит из 3 главных источников: Средиземноморского, Арктического и пресноводного (речного) комплексов. Благодаря относительной стабильности во времени, режиму солености (постоянно солоноватоводному) и его географическому положению, почти все автохтонные виды обнаружены в Среднем Каспии и соответственно наивысшее число эндемичных видов насчитывается здесь. Напротив Северный Каспий обладает наибольшим разнообразием местообитаний и биоты. Это обусловлено наличием крупных рек, таких как Волга и Урал, благодаря стоку которых происходит смешение морской и пресноводной фауны. Именно через речную систему Волги в разное время могли проникнуть в Каспийское море арктические и средиземноморские виды.

В пределах Каспия выделено более 200 культур гетеротрофных бактерий, принадлежащих к 60 видам и 22 разновидностям родов Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina, Chromobacterium. Северный Каспий содержит больше видов и разновидностей, чем Южный и Средний, что опять же связано с поступлением волжских вод богатых биогенными элементами. Из 145 исследованных штаммов 59 могут окислять сырую нефть. Всего в Каспии описано 13 видов аспорогенных дрожжей, относящихся к 4 родам. Все они в небольших количествах обнаружены в Северном Каспии и некоторые из них активно ассимилируют нефть и нефтепродукты [14].

Высшие растения Северно-Каспийского региона насчитывают около 950 видов из 88 семейств, среди которых большинство относятся к двудольным (766 видов), меньше к однодольным (171 вид) и только 9 видов споровых растений. Истинно прибрежная флора значительно беднее - 357 видов из 35 семейств. Основу составляют такие широко распространенные семейства как Asteraceae (65 видов), Chenopodiaceae (48), and Fabaceae (40). Господствующей жизненной формой являются травы - 86% от общего числа видов. Присутствуют представители европейской, сибирской, ирано-туранской и средиземноморской флоры. Среди высших водных растений встречаются редкие и эндемичные виды: Nelumbium caspica, Trapa natans, Aldrovanda vesiculosa, Zostera marina, Ruppia spiralis многие из которых нигде, кроме Северного Каспия не встречаются [25].

Во всем Каспийском море зарегистрировано около 450 видов фитопланктона, 120 видов и форм зоопланктона, 380 видов макрозообентоса и 126 видов и подвидов рыб. Распределение этого биоразнообразия по акватории неравномерно, наибольшее разнообразие наблюдается в Северном Каспии благодаря его особым гидрологическим, физическим и геологическим условиям. Например, из 450 видов и форм фитопланктона 414 обитает в Северном Каспии и только 71 - в Южном. Фитопланктон представлен 6 основными отделами, из которых наиболее богаты видами Bacillariophyta и Chlorophyta. Кроме этого Chrysophyta и Euglenophyta представлены 1-5 видами, которые обнаружены только в Северном Каспии. Основная биомасса фитопланктона сосредоточена в дельтах рек Волги и Урала, а также на границе Северного и Среднего Каспия. Дельтовые районы обладают наи большим разнообразием видов. Причем 203 вида относятся к пресноводным. Количество истинно морских видов невелико (39 видов) в Северном Каспии. 120 видов и форм зоопланктона были описаны в Каспийском море. Веслоногие представлены 18 видами, ветвистоусые 24 видами, коловратки 33 видами. С учетом пресноводных видов из дельт Волги и Урала количество видов веслоногих возрастает до 50, ветвистоусых до 43, а коловраток до 300 видов, таким образом, основное разнообразие видов зоопланктона приурочено к дельтовым районам и опресненному Северному Каспию. Однако, большинство автохтонных видов (около 50% зоопланктофауны) обитают при солености 12-23 ‰, в основном в глубоководной части моря. 5 представителей арктических видов также являются глубоководными и выдерживают высокую соленость. Представители Средиземноморского комплекса в основном эвригалинны и обитают во всех районах Каспия. Эндемизм зоопланктофауны достаточно высок: 16 видов ветвистоусых рачков, 7 видов веслоногих рачков, 2 вида коловраток, что составляет около 20% от общего числа видов. Донная фауна всего Каспийского моря представлена 379 видами из 13 классов. Как и для всей фауны Каспия среди донной фауны высок процент эндемизма родов и видов (41%). Эндемизм характерен для ракообразных и моллюсков, что свидетельствует о древности экосистем Каспия [20,21]. В целом донная фауна распределена следующим образом:

1. автохтонный Каспийский комплекс - 310 видов;

2. средиземноморский комплекс -29 видов;

3. арктический комплекс - 9 видов;

4. пресноводный комплекс - 31 вид.

Более половины автохтонных видов приспособлены к различным условиям солености и температуры. Донная фауна Северного Каспия по сравнению со Средним и Южным гораздо беднее в видовом отношении. С продвижением с юга на север постепенно исчезают автохтонные двустворчатые и брюхоногие моллюски, нематоды, турбеллярии, глубоководные амфиподы, изоподы и кумовые. В Северном Каспии обнаружено 234 вида донных животных, 132 вида автохтонного комплекса, 4 вида средиземноморского комплекса и ни одного представителя арктического комплекса [7].

Ихтиофауна Каспийского моря не отличается видовым разнообразием, имея гораздо меньше видов, чем открытое море, Например, в Черном море обитает 180 видов рыб, в Средиземном море 540 видов, а во всем Каспии только 62 вида. С учетом речных видов рыб это число возрастает до 126 видов и подвидов. Большинство рыб похожи на рыб Черного и Аральского морей. Более редки виды Азовского, Средиземноморского и комплекса Красного моря. Особенностью ихтиофауны Каспия является большое количество эндемиков. Именно поэтому Л.С.Берг выделил Каспий в особую ихтиогеографическую подобласть. В Каспии обитают представители 17 семейств рыб: большинство из них карповые (33% от общего числа видов), бычки (28%) и пузанки (14%). Относительно высокий процент составляют осетровые (5,5%). 63 вида рыб (50%) по происхождению являются автохтонами, 5 видов относятся к Средиземноморскому комплексу, 2 вида к Арктическому и 56 видов (44%) к пресноводному комплексу. 8 видов рыб появились в Каспии в результате деятельности человека (кета, пестрый и белый толстолоб, белый амур, речной угорь, гамбузия и два вида кефалей). Во всем Каспии в настоящее время обитает 4 эндемичных рода, 31 эндемичный вид и 45 эндемичных подвидов рыб. Наибольшее количество эндемичных видов и подвидов относятся к семействам бычковых и сельдевых, что свидетельствует об энергичном процессе видообразования в этих группах. Особые гидрологические условия позволили образоваться двум разным группам сельдей - проходной (черноспинка) и морской (пузанки). Различия этих групп достигли видового статуса, что привело к образованию 6 новых эндемичных видов. Причины быстрого видообразования бычков не ясны. С одной стороны некоторые морские виды приспособились к обитанию в опресненных дельтовых водах, с другой стороны максимальное видовое разнообразие бычков отмечается в глубоководных районах Среднего и Южного Каспия [1,23].

В Каспийском море обитает 6 видов осетровых, 5 из них в Северном Каспии. Это древняя филогенетическая группа. Такого разнообразия осетровых больше нет нигде в мире. Наличие разветвленных и обширных речных систем, таких как Волга, Урал, Кура и др. позволили существовать богатейшему видовому и экологическому разнообразию осетровых Каспия. Кроме того, внутри видов существуют группировки различающиеся по местам нереста, срокам захода в реки на нерест и местам нагула. Это привело к максимальному освоению осетровыми ресурсов Каспия. Все это свидетельствует о древности Каспийского моря и его уникальности как природной лаборатории, где существующие условия позволяют сохраняться древней группе осетровых и активно развиваться другим группам рыб, таким как бычки и сельди.

Птицы, тюлени и наземная флора, и фауна составляют основу экосистемы Каспийского моря. Этот регион находится на пересечении путей миллионов перелетных птиц. Изменение в морской фауне неизбежно уменьшит привлекательность Каспийского моря, как зоны транзита, как это наблюдалось в Аральском море. Таким образом, высокий эндемизм фауны Каспия подтверждает его глобальное значение для сохранения его генофонда. В этой связи особый интерес вызывает именно Северный Каспий, как место смешения пресноводной и морской фауны. Тем более что систематическое положение многих эндемичных видов требует уточнения [31]. Научные исследования и охрана уникальных животных необходимы для продолжения существования уникальной экосистемы Каспийского моря, так как подобные экосистемы очень уязвимы. Дефицит воды и изменение солености могут безвозвратно изменить условия обитания, что приведет к сокращению численности и ареала многих видов, возможно к исчезновению. Дефицит воды в Аральском море полностью изменил его экосистему, а повышение солености в озере Балхаш изменило его планктонную фауну более, чем на 70%. Подобные изменения возможны в Каспии, если не будут приняты своевременные и всесторонние меры. Береговая зона Каспия в Дагестане охватывает Приморскую террасированную низменность. Флора и фауна этого района очень древняя и развивалась при постепенном отступании моря, что происходило при формировании ровных террасных образований. Каждая из трех террас характеризуется своеобразными условиями местообитаний, способствующих формированию здесь видов растений, разнообразных по происхождению. Благодаря стабильности режима здесь была возможность для развития эндемов и сохранения теплолюбивых реликтов гирканского происхождения. Биоразнообразие биогеоценозов и флоры сформировалось за счет проникновения сюда в разные времена гирканских, ирано-туранских, евро-сибирских, закавказских, понтически-казахстанских, кавказских видов и развития на месте каспийских и дагестанских видов. Наряду с развитием флоры и фауны в Приморской террасированной низменности произошло формирование уникальных по химическому составу и массе подземных, грунтовых и озерных вод и мощных надземных потоков, стабилизирующих речной сток [16,17]. Уникальные по температурному режиму и солености подземные воды - горячие источники, уникальное сероводородное грязевое озеро развилось у Каякента среди пустынных и лесных биогеоценозов. Лес выполняет важную функцию аккумуляции и стабилизации дебита, температуры и солености источников и особенно уникального соседнего озера. Леса дельты Самура играют важную инфильтрационную роль. Растения леса своей корневой системой формируют нисходящий ток воды, а это очень важно в условиях пустынного климата в районе. Основными факторами риска для биоразнообразия Прикаспия являются изменение речного стока при зарегулировании рек, режима озер, плавней и других внутренних водоемов, усиление засоленности почвы с помощью ирригационных систем и водной мелиорации, сведение лесов, перевыпас скота на отгонных пастбищах, осушка лугов, лесов, скотобой на песчаных лугах, что приводит к развитию на их месте сыпучих песков, псаммофильной растительности, песчаных степей и полупустынь, проведение рубок древесины имеющихся лесов, что может привести к исчезновению лесов и редких гирканских элементов как видов. Резкий подъем экономического развития береговой зоны благодаря разведке и эксплуатации минеральных ресурсов, климатические изменения в водосборном бассейне, приводящие к подъему уровня моря и затоплению и заболачиванию обширных береговых территорий, посевов, лесов, лугов, плавней, подъему уровня грунтовых вод и естественному засолению почвы. Затопление приведет к резкому повышению площадей лугов, плавней, ивовых, тополевых лесов, солончаков и солончаковых лугов, загрязнению водных и наземных нефтепродуктами и пестицидами. При этом почвы аккумулируют повышенное содержание свинца, кадмия, молибдена, пестицидов. Растения (особенно красные солянки) активно поглощают токсические элементы. Грунтовые воды в районах нефтепромыслов сильно заражаются нефтепродуктами. По сравнению с другими окраинными или внутренними морями, Каспийское море все еще способно функционировать как естественная природная система. Однако, плохое управление ресурсами представляет серьезную и острую проблему для Каспийского моря, которая приведет его к коллапсу, если факторы, угрожающие его биоразнообразию не будут ликвидированы [20,23].

3.1 Изменение биологического разнообразия Каспия за счет вселенцев

Разнообразие солености в пространстве, широкие масштабы его варьирования во времени, большое разнообразие температурных условий в течение года и в целом высокая открытость экосистем определяет широкие возможности для вселения новых видов, возможно влекущих и структурные преобразования экосистем.

Атлантические и средиземноморские вселенцы проникали в Каспийское море 3 раза:

1. Самые первые вселенцы проникли в течение Хвалынского времени еще 50 тысяч лет назад. Они пришли естественным путем по Кумо-Маныческому Проливу между Черным и Каспийским морем. Это были 7 видов: Zostera папа, iium edule, Fabricia sabella, Atherina mochon pontica, Syngnathus lineatus, Pomatoschistus caucasicus, Bowerbankia imbricata. Следующие вселенцы появились в начале XX столетия или несколько позже. Некоторые из инвазий были естественными, а некоторые - искусственные. Естественным путем, без участия человека и только случайно проникли 4 вида: Rhizosolenia iravis, Mytilaster lineatus, Leander squilla, L adspersus. R. calcaravis появились в Каспийском море в 1930 г., но уже в 1936 г. составила 2/3 общего количества биомассы фитопланктона. А специально были акклиматизированы 5 видов: Mugil auratus, M. salies, Pleuronectes flesus luscus, Nereis divcrsicolor, Abra ovata. Все они проникли в Каспийское море по Волго-Донскому каналу, который открылся в 1954 г. Это было естественное (вероятно с балластными водами больших судов как обрастание) вселение, а не осуществленное человеком преднамеренно. Первоначально проникло 7 видов: Balanus impovisus, Balanus eburneus, ibranipora crustulenta, Ceramium diaphanum, C. tenuissimum, Ectocarpus rvoides, Polysiphonia variegata. Вскоре вселения Ceramium diaphanum стал доминирующим видом в Северном Каспии. Еще 2 вида проникли в Каспий через Волго-Донской канал немного позже: медуза Blackfordia virginica и краб hropanopeus harrisii. Оба вида попали в Каспийское море от Северо-восточного побережья Северной Америки, заселив сначала Азовское море. Вслед за этими 9 видами еще несколько видов проникло в Каспийское море по Волго-Донскому каналу. Например, еще 6 видов морских водорослей было найдено Зевиной; 2 вида морских Cladocera: Pleopis polyphemoides и Penilia istris были зарегистрированы Мордухай-Болтовским[21]. Возможно, что еще несколько атлантическо-средиземноморских видов вторгается в Каспийское море прямо сейчас и будут зарегистрированы в ближайшем будущем. Среди них гребневик Mnemiopsis leidyi. Этот вид гребневиков, в свою очередь завезенный от Атлантического побережья Северной Америки, оказал отрицательное воздействие на промышленное рыболовство в Черном море и в свою очередь на вылов планктоноядных рыб. После предварительных сообщений из Азербайджана и Туркменистана о наблюдениях гребневика в Каспии, осенью 1999 российским исследователям из КаспНИРХа Ушивцеву и Камакину удалось на глубине 30 метров у туркменского побережья заснять на видеопленку этот организм, а также неизвестных для Каспия медуз. Предварительный анализ показал, что медуз можно отнести к черноморским Aurelia, а гребневиков к Mnemiopsis leidyi. Последующие трагические для рыбохозяйственного комплекса Каспия события, подтвердили факт вселения этого гребневика в Каспийское море. Таким образом, число черноморских вселенцев в Каспий продолжает стремительно увеличиваться. Есть очень много вселенцев из Каспийского моря в Волгу [29]. Согласно Бирштейну 44 вида отмечено беспозвоночных: 1 вид lsopoda, 26 видов Amphipoda, 10 видов Cumacea, 6 видов Mysidacea, 1 вид Decapoda, 18 видов рыб проникло в Волгу из Каспия. Наиболее известные вселенцы из Каспия в пресные воды: Cordylophora caspia, Polypodium hydriformc, Dreissena polymorpha, Hypania invalida, H. kovalewskyi, виды из родов Theodoxus и Melanopsis. He только Cordylophora caspia но также и Victorella pavida сегодня становится космополитическим видом. Оба организма сегодня обитают в прибрежных водах Северной и Южной Америки, Китая, Австралии и Новой Зеландии. Недавно, еще два вида черноморского происхождения проникли в эпилимнион Каспийского моря. Эти виды - планктонные Copepoda: Calanipeda aquaeduJcis и Acartia clausi. Вселенцы из Атлантики и Средиземноморья будут и далее появляться в Каспии, пока в ближайшие годы или, возможно, десятилетия не установится новое равновесие между аборигенами и вселенцами. Когда это равновесие появится, очень трудно сказать, потому что в настоящее время окружающая среда Каспия неустойчива из-за изменения климата, антропогенного загрязнения и некоторые других важных аспектов воздействия на окружающую среду. Обычно изменения в абиотической и биотической компоненте экосистемы Каспийского моря поддерживают вселенцев[23].