Россия
УДК 574.5 Гидробиология. Водные биоценозы и экосистемы
Северная часть Аграханского залива относится к одному из главных рыбохозяйственных водоемов Терско-Каспийского района, который играет основную роль в формировании запасов ценных проходных, полупроходных и озерно-речных видов рыб. В 2019-2022 гг., в связи с критическим снижением стока р. Терек и падением уровня моря, значительно ухудшился гидрологический режим, что привело к резкому обмелению и зарастанию Северного Аграхана. Выполненные исследования показали, что хотя в целом гидрохимический режим в водоёме остаётся относительно благоприятным для роста и развития гидробионтов, но за последние 8 лет наблюдается ухудшение ряда определяющих показателей, так фиксируется снижение содержания растворённого кислорода в воде, особенно в летний период, который иногда опускался до критических отметок. Гидробиологическими исследованиями установлено, что планктонные и бентосные сообщества не претерпели существенных изменений и, как и прежде, подвержены сезонным колебаниям, но преобладание высшей жёсткой растительности тростника и рогозы, покрывающей свыше половины поверхности водоёма, приводит к снижению биопродуктивности северной части Аграханского залива.
Северный Аграхан, гидрохимические, гидробиологические показатели, содержание кислорода, фитопланктон, зоопланктон, бентос, сезонные изменения, водоём
Введение
У западного побережья Каспийского моря располагается Аграханский залив, который, в результате реконструкции в 1977 г. прошлого века, был разделен на два обособленных участка: северный и южный [1]. Северная часть Аграханского залива относится к одному из главных рыбохозяйственных водоемов Терско-Каспийского района, является своеобразной буферной зоной, где происходит смешение пресных и соленых вод, между рекой и морем, и играет своеобразную роль приемного водоема для формирования запасов ценных проходных, полупроходных и озерно-речных видов рыб [2; 3]. В 2019-2022 гг., в связи с критическим снижением стока р. Терек и падением уровня моря, значительно ухудшился гидрологический режим в Северном Аграхане, что привело к резкому обмелению и зарастанию водоёма [2]. К тому же нерегулярное и недостаточное выполнение необходимых мелиоративных и гидротехнических мероприятий подрывают рыбохозяйственное значение этого водоёма, нередко наблюдается отшнурование миграционного канала, что препятствует проходу производителей к местам нереста [4; 5]. Негативные последствия неблагоприятного гидрологического режима отразились и на состоянии кормовой базы в водоёме, которая оценивались по результатам гидробиологических исследований. Всё это привело к снижению эффективности естественного воспроизводства и нагула молоди в северной части Аграханского залива, который еще недавно играл важнейшую роль в формировании промысловых запасов ценных видов рыб [3; 4]. Для оценки современного состояния водоёма проводились исследования сезонных изменений гидрохимического и гидробиологического режимов и сравнительный анализ полученных показателей с данными предыдущих лет.
Материалы и методы исследований
Работа выполнялась в течение трёх лет – с 2019 по 2022 годы – в северной части залива. Для оперативного анализа воды ежедневно проводился контроль температуры, содержания кислорода, рН; для получения общей характеристики качества воды ежедекадно исследовались перманганатная окисляемость и биологическое потребление кислорода (БПК), содержание фосфатов, аммонийного азота, нитритов, нитратов, кремния и железа. Значения основных показателей воды (температура, кислород) регистрировали с помощью универсального измерительного прибора (термооксиметра). Показатели активной реакции водной среды (рН) снимали с помощью прибора рН-метра. Аммонийный азот в воде определяли колориметрическим методом с реактивом Несслера. Для определения нитритов использовали метод Грисса с применением сульфаниловой кислоты, нитраты определяли экспресс-методом с дисульфофеноловой кислотой. Химический анализ воды проводили согласно руководству по химическому анализу поверхностных вод суши [6]. Текущие и полные гидрохимические анализы проводили в специализированной гидрохимической лаборатории. Сбор и обработка гидробиологических проб проводилась по методикам, принятым в системе Госкомгидромета (Руководство по методам гидробиологического анализа. 1983, 1992).
Результаты исследований
Выполненные исследования показали, что гидрохимический режим в северной части Аграханского залива подвержен сезонным изменениям (табл. 1).
Таблица 1. Гидрологический режим в Северном Аграхане в 2019-2021 годах
Table 1. Hydrological regime in Northern Agrakhan in 2019-2021
|
Дата наблюдений |
Прозрачность м |
Взвешенные вещества, мг/л |
рН среда |
O2, мг/л |
Перманганатная окисляемость ,02мг/л |
БПК, мг/л |
NH4, мг/л |
PO4, мг/л |
NO3, мг/л |
NO2, мг/л |
Si+4, мг/л |
Fe общ, мг/л |
|
Зима |
||||||||||||
|
2019 |
0,17 |
0,088 |
7,85 |
12,71 |
12,0 |
0,64 |
0,050 |
0,210 |
3,00 |
0,020 |
0,245 |
0,120 |
|
2020 |
0,18 |
0,090 |
7,80 |
12,77 |
12,1 |
0,71 |
0,050 |
0,210 |
2,69 |
0,022 |
0,240 |
0,120 |
|
2021 |
0,17 |
0,095 |
7,90 |
12,15 |
12,2 |
0,82 |
0,045 |
0,215 |
3,18 |
0,022 |
0,242 |
0,130 |
|
Весна |
||||||||||||
|
2019 |
0,18 |
0,110 |
7,90 |
11,65 |
12,3 |
1,22 |
0,040 |
0,280 |
4,30 |
0,020 |
0,225 |
0,085 |
|
2020 |
0,17 |
0,114 |
7,90 |
12,01 |
12,3 |
1,15 |
0,035 |
0,290 |
4,25 |
0,022 |
0,228 |
0,090 |
|
2021 |
0,16 |
0,118 |
7,95 |
11,19 |
12,4 |
1,26 |
0,045 |
0,265 |
4,35 |
0,030 |
0,230 |
0,075 |
|
Лето |
||||||||||||
|
2019 |
0,21 |
0,095 |
7,95 |
6,81 |
12,9 |
1,65 |
0,070 |
0,205 |
2,88 |
0,069 |
0,230 |
0,045 |
|
2020 |
0,22 |
0,089 |
7,95 |
6,33 |
12,8 |
1,61 |
0,065 |
0,210 |
2,84 |
0,070 |
0,232 |
0,030 |
|
2021 |
0,20 |
0,108 |
7,95 |
6,19 |
12,9 |
1,66 |
0,070 |
0,200 |
2,88 |
0,072 |
0,233 |
0,025 |
|
Осень |
||||||||||||
|
2019 |
0,19 |
0,058 |
7,90 |
12,55 |
12,3 |
0,49 |
0,050 |
0,170 |
3,10 |
0,040 |
0,222 |
0,055 |
|
2020 |
0,18 |
0,064 |
7,90 |
12,44 |
12,3 |
0,47 |
0,055 |
0,155 |
3,07 |
0,038 |
0,220 |
0,060 |
|
2021 |
0,18 |
0,067 |
7,95 |
12,01 |
12,5 |
0,55 |
0,060 |
0,180 |
3,22 |
0,042 |
0,225 |
0,045 |
Прозрачность воды, по методике Снемена, оценивается в пределах от 16 до 22 см, наибольшее значение фиксировалось летом 2020 г., составляя 22 см, в весенний период этот показатель был наименьшим (16 см – в 2021 г.). Содержание взвешенных веществ определяет прозрачность воды, поэтому весной их было больше, особенно в 2021 г. (0,118 мг/л), затем в летний период наблюдалось снижение до 0,089, а наименьшее количество фиксировалось осенью в 2019 г. – до 0,058 мг/л. Концентрация водородных ионов, показатель рН воды, сезонным изменениям не подвержен и все эти годы оставался стабильным – в пределах 7,80-7,95, характеризуя слабо щелочную среду [5]. Одним из определяющих показателей биологической продуктивности водоемов является содержание кислорода, так как его количество на прямую воздействует на рост и развитие рыб, обитающих в водоемах. Уровень содержания растворенного кислорода (показатель перманганатная окисляемость) находился в диапазоне 6,19… 12,77 мг/л, высокие его значения фиксировались зимой и осенью (более 12 мг/л) при низких температурах, с их ростом в летний период закономерно снижался до 6,19 мг/л в 2021 году. Важную роль в формировании биологической продуктивности водоёма играют биогенные вещества, которые образуются в процессе минерализации органических веществ воды. Содержание фосфатов в исследуемые годы возросло до 0,28 весной 2019 и 0,29 мг/л летом 2020 г., при средних многолетних значениях 0,007 мг/л.; на порядок возросло содержание нитратного азота – до 4,3 мг/л при многолетних значениях – 0,46...0,72 мг/л в весенний сезон, к лету снизилось до 2,88 мг/л., особенно неблагополучная обстановка сложилась в 2021 году. При этом содержание аммонийного азота отмечается в течение всего года и было меньше (в среднем 0,05мг/л) среднемноголетних значений (в пределах 0,33...0,82 мг/л). Содержание кремния в воде мало изменялось в сезоны и по годам, и характеризовалось значениями в пределах от 0,220 до 0,228 мг/л, а железа оказалось меньше средних многолетних значений (0,3 мг/л), составивших в эти годы от 0,025 до 0,13 мг/л.
Таким образом, анализ сезонных изменений гидрохимических показателей за трёхлетний период времени (2019-2021гг.) показал, что, несмотря на падение уровня воды в заливе, гидрохимический режим оставался относительно благоприятным для биоценоза. Основные показатели гидрохимического режима (прозрачность, содержание взвешенных веществ, кислорода и перманганатная окисляемость) весной и осенью характеризовались лучшими значениями, чем в летний период. Содержание биогенных веществ возросло весной по фосфатам и нитратам, но к лету их значения уменьшились, в то же время аммонийный азот был зафиксирован все сезоны, но в меньших размерах, чем в среднем за предыдущие годы. Кремний в воде фиксировался круглый год в количествах больше средних многолетних значений, содержание железа снижалось в летний период.
Проводился сравнительный анализ гидрохимических показателей в Северном Аграхане в летний период 2021 г. с данными 2013 г., представлеными в таблице 2.
Таблица 2. Гидрохимический режим Аграханского залива в северной части летний период в различные годы
Table 2. Hydrochemical regime in the northern part Agrakhan Bay in the summer in various years
|
Годы |
Т., С° |
Вз. в-ва, мг/л |
рН среда |
O2, мг/л |
NH4° мг/л |
PO4"' мг/л |
NO3' мг/л |
NO2' мг/л |
Si+4 мг/л |
Fe общ, мг/л |
|
2013 |
24-26 |
0,085 |
8,05 |
10,04 |
0,031 |
0,11 |
0,94 |
0,039 |
0,066 |
0,103 |
|
2021 |
28-30 |
0,108 |
7,95 |
6,19 |
0,070 |
0,20 |
2,88 |
0,072 |
0,233 |
0,025 |
Выполненные исследования показали ухудшение ряда гидрохимических материалов в последние годы. Прежде всего обращает внимание, что температура воды в Северном Аграхане летом 2021 г. поднималась до 28-300С вместо 24-260С 8 лет назад. Очевидно, что продолжается обмеление этого участка залива. В связи с этим увеличилось и содержание взвешенных веществ, почти в 10 раз: в 2021г. – 1,108 мг/л против 1,085 мг/л в 2013 году. Изменение показателя водородного иона рН происходило незначительно и указывало на слабо щелочную среду. Содержание кислорода в воде в летний период 2021 г. фиксировалось на низком уровне в среднем – 6,18 мг/л, а иногда опускалось до критического – 4мг/л, в то время как этот показатель 8 лет назад составлял 10,04 мг/л, что объясняется, наряду с обмелением водоёма, высокими температурами воды (28-300С). Значения биогенных веществ также выросли в исследуемый 2021 г. в сравнении с 2013 годом. Из азотистых соединений увеличилось содержание нитратов в 3 раза, аммонийного азота и нитритов – в 2 раза, кроме того выросли фосфаты с 0,11 до 0,20 мг/л. Следует отметить, что уменьшился показатель железа в 4 раза – с 0,103 мг/л в 2013 г. с до 0,025 мг/л в 2021 г. и увеличилось содержание соединений кремния.
Таким образом, можно констатировать, что гидролого-гидрохимический режим в водоёмах северной части Аграханского залива, в изучаемый летний период 2021 г., оказался хуже, чем 8 лет назад, по целому ряду показателей, что несомненно негативно скажется на состоянии всего биогеоценоза. Но, несмотря на падение уровня воды, наблюдается относительно благоприятная ситуация с обеспечением биогенными веществами для роста и развития ихтиофауны.
Гидробиологическими исследованиями определено состояние фито-зоопланктонных и бентосных сообществ в исследуемые 2020-2022 годы. В настоящее время в водоёме наибольшая доля фитопланктона приходится на высшую водную растительность, которая играет важную роль в биологическом режиме залива. Водные растения – это среда обитания важнейшей, в кормовом отношении, фитофильной фауны, субстрат для икрометания промысловых рыб, убежище и место нагула молоди. Современный состав водной растительности более разнообразен, чем прежде и представлен, в основном, жесткими культурами Phragmifes communis (тростник обыкновенный) и Tipha andustifolia (рогоз узколистный). Следует отметить, что в середине шестидесятых годов прошлого века залив был покрыт лишь на треть зарослями тростника, а на начало настоящего столетия уже больше половины покрыты тростником – наиболее береговая линия Северного Аграхана. Характер произошедших изменений, приведший к значительному сокращению площади глубоководной части залива, наличие биогенных веществ позволяет утверждать о начале процесса чрезмерной эвтрофикации водоема (рис.1).
|
|
|
|
Рисунок 1. Современное состояние водной растительности северной части Аграханского залива
Figure 1. The current state of aquatic vegetation in the northern part of the Agrakhan Bay
Полученные результаты мягкой водной растительности свидетельствуют, что фитопланктон был представлен 42 видами, преобладающими были водоросли пресноводно-солоноватоводного и пресноводного комплексов [5]. Основу видового разнообразия составляли диатомовые (Diatomeae), одиннадцать из которых – зелёные и около шести видов сине-зелёных низших растений. Общая средняя биомасса диатомовых водорослей составляет около 31 мг/м3, зеленых – не более 24 мг/м3 и сине-зеленых – 0,1 мг/м3. Летом в акватории Аграханского залива доминируют диатомовые водоросли, наиболее распространенные: р. Cyclotella, р. Caspia, р. Amphoraovalis, р. Nitschiadistas. Их общая биомасса не превышает 45 мг/м3, причем масса зеленых снижается до 2 мг/м3. Аналогичная тенденция прослеживается и в осеннее время года. Так, масса диатомовых водорослей достигает 67 мг/м3, из которых 1,7 мг/м3 составляют зеленые водоросли. Полученные результаты согласуются с опубликованными данными [5].
Зоопланктонное сообщество представлено 21 видами, из которых 7 – коловратки (Rotifera), ветвистоусые (Cladocera) – 9 и веслоногих ракообразных (Copepoda) – 5 видов. Большинство видов зоопланктона – пресноводные формы, при этом они способны переносить значительные колебания солености воды. Среди веслоногих раков основу составляет рачок Acarti tonsa, на долю которого приходится 78% всей биомассы или 84% от общей численности зоопланктона. Представители ветвистоусых рачков встречаются крайне редко и представлены, в основном, типичными для литоральной зоны подонидами (Podon poliphemoides). Сезонная динамика зоопланктона характеризуется наибольшей биомассой весной, составляя 800 мг/л, с постепенным снижением к осени. Зоопланктонный комплекс сформирован типичными солоновато-водными и морскими представителями, характерными для западных прибрежных районов Среднего Каспия.
Зообентос в северной части залива, биомасса которого не превышала 3-4 г/м2, был представлен олигохетами, доля их численности составляла 51,6% от общего количества организмов и 18,5% от общей биомассы, более 50% от общей биомассы приходится на моллюсков, хотя их численность составляет всего 5%. Из других групп бентосных организмов по численности можно отметить хирономиды, которые занимают особое место в питании бентосоядных рыб, весной численность Chironomidae достигает 1,5 тыс. экз. на 1 м2, средней биомассой 1,8 г/м2, летом и осенью не превышает 0,25 г/м2. На песчано-илистых и песчано-ракушечном грунтах встречался моллюск Dreissena polymorpha, брюхоногий моллюск Theodoxus pallasi и различные виды прудовиков. На прибрежных участках залива изредка встречаются личинки поденок, ручейников и стрекоз.
Таким образом, планктонные и бентосные сообщества в северной части Аграханского залива подвержены сезонным изменениям, их наибольшая биомасса отмечается весной и постепенно снижается к осени. В фитопланктоне преобладают высшая растительность и диатомовые мягкие водоросли, зоопланктонное сообщество представлено коловратками, ветвистоусыми и веслоногими ракообразными, в составе бентоса обнаружены олигохеты, хирономиды, различные виды моллюсков, прудовиков и другие малочисленные организмы.
Заключение
Результаты выполненных исследований в 2019-2022 годах показали, что, несмотря на падение уровня воды в водоёме и ухудшения гидрохимического режима по ряду показателей, условия для биоценоза оставались относительно достаточными для их роста и развития. Естественная кормовая база, представленная фито-зоопланктоном и бентосом, в основном, удовлетворяла потребностям гидробионтов, хотя установлена тенденция её снижения. Произошедшие в последние годы негативные гидрологические изменения в Северном Аграхане приводят к значительному сокращению площади глубоководной части и увеличению биогенных веществ, что свидетельствует о начале процесса чрезмерной эвтрофикации водоема, который проявляется в постоянном ухудшении гидролого-гидрохимических и гидробиологических режимов.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад в работу авторов: Д.М. Рамазанова – идея статьи, сбор и обобщение экспериментальных данных; А.З. Анохина – подготовка введения, списка литературных источников и окончательная проверка текста; Н.В. Судакова – анализ обобщённых результатов, подготовка таблиц, корректировка текста.
1. Абдусамадов А.С., Гончаров А.В., Самохин М.А., Магрицкий Д.В. О рыбохозяйственной реконструкции Аграханского залива // Материалы XXIII межд. научной конференции с элементами школы для молодых ученых, посвященной 90-летию Дагестанского государственного университета. Махачкала, 2021. С. 373-375.
2. Гаджиев М.К., Курбанчиев Г.С. Экологическое состояние Аграханского залива Каспийского моря // Водные ресурсы России: современное состояние и управление: сборник материалов Всероссийской научно-практич. конф. В 2-х-томах. 2018. С. 206-212.
3. Семенова А.А., Магрицкий Д.В., Самохин М.А. и другие. Гидролого-морфологическая деградация Аграханского залива: особенности, причины, пути решения // Четвертые Виноградарские чтения. Гидрология от познания к мировоззрению: сборник докладов международной научной конференции памяти выдающегося русского ученого Ю.Б. Виноградова. - СПб.: Издательство ВВМ, 2020. С. 524-529.
4. Бархалов Р.М., Рабазанов Н.И., Лобачев Е.Н. и другие. Современное состояние и пути восстановления рыбохозяйственного значения Кизлярского и Аграханского заливов // Вестник Дагестанского научного центра. 2021. № 82. С. 6-10.
5. Рамазанова Д.М., Бархалов Р.М., Айгубова С.А. Гидролого-гидрохимический и гидробиологический режимы в северной части Аграханского залива // Актуальные проблемы и перспективы рыболовства, аквакультуры и экологического мониторинга водных экосистем РФ: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). Махачкала, 2022. С. 183-191.
6. Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоёмов и перспективных для промысла районов Мирового океана / В. В. Сапожников, А. И. Агатова, Н. В. Аржанова [и др.]. М.: Изд-во ВНИРО, 2003. 202 с.
