Влияние нефтяного загрязнения на состав и формирование сообщества обрастания

Естественные и точные науки

• • •

47

Предгорного Дагестана // Ученые записки. Т. VII. Ч. 2. Биол. науки. Саратов : Изд-во Саратовского ун-та, 1963. С. 3-18. 11. Львов П. Л. Леса Дагестана. Махачкала : Дагестанское книжное издательство, 1964. 215 с. 12. Львов П. Л. Региональные особенности буковых лесов Дагестана // Сб. научн. сообщ. Даг. отд. ВБО. Вып. 2. Махачкала, 1970. С. 3-12. 13. Магомедмирзаев М. М. Геоботанический анализ горных лесов Дагестана // Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Махачкала, 1965. 370 с. 14. Миркин Б. М., Наумова Л. Г., Соломещ А. И. Современная наука о растительности. М. : Логос, 2000. 264 с. 15. Муртазалиев Р. А. Конспект флоры Дагестана. Махачкала : Издательский дом «Эпоха», 2009. Т. 2. 248 с. 16. Омаров 111. X. Смешанные буковые леса бассейна р. Аварское Койсу // Межвуз. научно-тематич. сбор. Махачкала, 1986. С. 27-32. 17. Портениер Н. Н. Методические вопросы выделения географических элементов флоры Кавказа // Бот. журнал. № 6. СПб., 2000. С. 76-84. 18. Соловьева П. П. Буковые леса Юго-восточного Дагестана // Из-вест. Сев.-Кав. науч. центр, выс. шк. ест. наук. № 3. 1973. С. 79-82. 19. Соловьева П. П. Ботанико-географический анализ флоры буковых лесов Дагестана // Растительный покров Дагестана и его охрана. Межвуз. научно-тематич. сбор. Махачкала, 1980. С. 20-25. 20. Теймуров А. А. Дополнение к флоре Дагестана // Флора Северного Кавказа и вопросы ее истории. Ставрополь, 1983. С. 110-111. 21. Типы лесов Дагестанской АССР. Махачкала : Даг. книж. издат., 1972. 152 с. 22. Толмачев А. И. Методы сравнительной флористики и проблемы флорогенеза. Новосибирск : Наука СО, 1986. 196 с. 23. Тумаджанов И. И. Бук и буковые леса в Нагорном Дагестане // Труды Тбилисского бот. института. Т. VII. 1939. С. 57-83.

Статья поступила в редакцию 29.05.2010 г.

УДК 577.472

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА СОСТАВ И ФОРМИРОВАНИЕ СООБЩЕСТВА ОБРАСТАНИЯ

©гою дмаева Ф.Ш., Алигаджиев М.М., Османов М.М., Абдурахманова А.А.

Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН

В статье проведен сравнительный анализ сообществ обрастания, формированных в биотопах с разной степенью нефтяного загрязнения. Влияние нефтяного загрязнения в акватории судоремонтного завода г. Махачкалы выразилось в снижении видового разнообразия и количественных показателей бентосных организмов в сообществе обрастаний на экспериментальных пластинах по сравнению с чистым экотопом.

The authors of the article carried out a comparative analysis of epibiotic communities, formed in biotopes with the varied degrees of the oil pollution. The impact of the oil pollution in the aquatic area of the ship-repair factory of Makhachkala was expressed in the reducing of the specific diversity and the quantitative indexes of benthos organisms in the epibiotic community on the experimental plates in comparison with the clean ecotope.

Ключевые слова: сообщество обрастания, видовое разнообразие, нефтяное загрязнение, Каспийское море.

Keywords: epibiotic community, specific diversity, oil pollution, the Caspian Sea.

Для Каспийского моря проблема накопления загрязняющих веществ в

результате деятельности нефтегазовой индустрии особенно актуальна и

48

• • •

Известия ДГПУ, №2, 2010

требует постоянного контроля ее состояния. Реакция морской биоты на различные воздействия, ее восстановительный потенциал будет во многом определяться функциональным состоянием гидробиоценозов.

Изучение формирования устойчивых сообществ обрастания в условиях антропогенной нагрузки, в частности, в прибрежных мелководьях дагестанского района Каспия, одного из его наиболее значимых в воспроизводстве рыбных запасов всего каспийского бассейна, представляет научный и практический интерес.

Основная цель работы - сравнительный анализ сообществ обрастания, сформированных в биотопах с разной степенью нефтяного загрязнения.

Материал и методы

Формирование сообществ обрастания исследовали в биотопах с раз-

личной степенью нефтяного загрязнения в 2006-2007 гг. с использованием керамических пластинок (100x100 мм), скрепленных капроновым канатом. Экспериментальные пластины были установлены на судоремонтном заводе г. Махачкалы в вертикальной и горизонтальной плоскостях; контрольные пластины -на буе в чистом экотопе (фото 1а, 16). Отбор проб производился два раза в сезон в первый год исследований и один раз в сезон в последующий год.

Для подсчета средних значений численности и биомассы организмов-обрастателей отбиралось не менее 3 проб. Численность и биомассу организмов подсчитали на единицу поверхности субстрата, затем пересчитывали в экз./м2 и г/м2. Всего было отобрано и обработано 903 пробы обрастания.

Фото 1. а) экспериментальные пластины, установленные в акватории судоремонтного завода г. Махачкалы; 6) район размещения контрольных

пластин

Пробы фиксировали 4% формалином. Лабораторную обработку материала проводили по стандартным методикам [5, 8, 14].

Результаты и обсуждение По гидрохимическим показателям морской воды (содержание кислорода, pH, соленость, биогенные элементы) исследуемый участок Каспийского моря был пригодным для жизнедея-

тельности гидробионтов, за исключением придонного слоя, где образовался осадок.

По нашим данным, в акватории судоремонтного завода концентрации Н/У в морской воде незначительно колебались по сезонам (от 0,17-0,18 мг/л летом и осенью до 0,21-0,22 мг/л зимой и весной), что превышало ПДК в 3,4-4,4 раза. Кон-

Естественные и точные науки • • •

49

центрация нефтепродуктов в донных отложениях на глубине 5 м составляла 0,34 мг/100 г (табл.).

С эколого-токсикологических позиций нефть представляет собой групповой токсикант неспецифического действия, основу которого составляет группа наиболее растворимых и ток-

сичных ароматических углеводородов. Высокомолекулярные ПАУ способны оказывать канцерогенное и мутагенное воздействие, особенно на бентосные и придонные виды и сообщества, обитающие в контакте с загрязненными донными осадками.

Таблица

Гидролого-гидрохимические показатели морской воды в акватории судоремонтного завода по сезонам в 2006-2007 гг.

Сезон Температура Ог, мг/л pH воды Биогенные элементы Н/У

воды, °С Р-Р04 Si-Si03 N-NH4 Вода Донные отложения

Весна 9,5 5,5 6,9 8,5 603 280 0,21 0,34

Лето 21 5,3 8,2 6,7 641 267 0,18 0,32

Осень 13,2 5,7 7,8 10,3 671 186 0,17 0,32

Зима 4,6 5,75 7,6 4,7 578 317 0,22 0,34

ПДК для нефти и нефтепродуктов в растворенном и эмульгированном виде для воды рыбохозяйственных водоемов составляет 0,05 мг/л.

Нефтяные углеводороды в концентрации от 0,05 до 0,5 мг/л, как правило, не влияют на выживаемость морских организмов, если их токсическое действие не усугубляется действием других токсикантов. Более того, в этих пределах они порой стимулируют рост организмов. Уже у самой нижней границы этого интервала (0,5-1,0 мг/л) изменения физиологических и биохимических показателей сопровождаются нарушениями роста и развития организмов [9]. Данные, полученные в хронических модельных экспериментах, свидетельствуют о токсическом действии нефти на показатели липидного обмена и генетический аппарат гидробионтов, что представляет определенную экологическую опасность при их попадании в морскую среду [17].

В ранее проведенных исследованиях состояния зообентоса западной части Среднего Каспия в период освоения нефтегазовых месторождений было установлено, что ценные кормовые бентосные организмы являются наиболее уязвимыми для техногенного воздействия [3]. Отмечено, что в донных сообществах доминируют наиболее адаптированные к загрязнению виды малощетинковых червей, моллюсков и ракообразных

[7]. В целом, воды Каспийского моря характеризуются как умеренно загрязненные, но на отдельных участках - как сильно загрязненные [12, 16].

В наших исследованиях экспериментальных пластин было обнаружено 8 бентосных организмов: 2 руководящие прикрепленные формы -Balanus improvisus Darvin и Mytilaster lineatus Gmelin и многочисленные подвижные формы различных таксонов - гаммариды Pandorites podoce-roides Grimm., Niphargoides (Ponto-gammarus) robustoides Grimm., поли-хета Nereis diversicolor O.F. Muller, олигохета Stylodrilus parvus Hrabe et Cernosvitov, крабик Rhithropanopeus harrisii Gould., пиявка (Archaeobdella esmonti Grimm.).

При этом отмечено подавление развития подвижных форм в сообществе обрастаний, что выражается в снижении видового разнообразия и количественных показателей на экспериментальных пластинах по сравнению с незагрязненным экотопом. Перечисленные выше подвижные формы составляли незначительную часть сообщества обрастания - от 0,4% на начальных этапах формирования макрообрастаний до 0,2% на завершающей фазе. Также они составляли незначительную часть обрастаний по биомассе из-за мелких размеров, так как находились в угнетенном состоянии и были представ-

50

Известия ДГПУ, №2, 2010

лены, в основном, молодыми организмами.

По результатам наших исследований прикрепленные организмы, участвовавшие в формировании сообщества обрастания на экспериментальных пластинах, оказались устойчивыми к нефтяному загрязнению и давали большие биомассы на всех исследованных горизонтах, за исключением придонного слоя из-за наличия осадка, содержащего ил и нефтепродукты. Доля балянусов и митилястеров в сообществе обрастаний в различные сезоны колебалась в пределах 79-84% и 18-21% соответственно.

Бентосные пробы, которые мы отбирали параллельно с пробами обрастания в течение всего периода исследований в акватории судоремонтного завода, были крайне бедны. Известно, что видовой состав донного сообщества определяется типом грунта. Поэтому любое изменение, произошедшее в грунте, немедленно отражается на видовом составе биоценозов. Загрязнение, как правило, отрицательно сказывается как на составе обрастания, так и на его биомассе. Поэтому беднее всего было представлено сообщество на 5-метровой глубине, где нефтяной осадок являлся лимитирующим фактором для массового развития фитопланктона и бентосных организмов.

Оседающие на дне ил и нефтепродукты являются неблагоприятным экологическим фактором для обитания подавляющего большинства донных организмов [1]. Исключением является полихета Nereis diversicolor, которая способна перерабатывать нефтепродукты [4]. Неблагоприятные экологические условия также хорошо переносит один из наиболее распространенных в Каспии обрастателей -усоногий рак Baianus improvisus.

Известно, что многие обрастатели, в том числе балянусы, двустворчатые моллюски и др., могут изолироваться от внешней среды, закрываясь в домиках. Это позволяет им переносить загрязнение бытовыми и промышленными сточными водами, обычное во всех портах, и давать высокие количественные показатели [6]. Известно,

что балянус в Каспийском море может существовать в экстремальных условиях (кислородного голодания, опреснения, в сухом состоянии), вести скрытую жизнь в состоянии, сходном с анабиозом [1]. Имеющиеся в литературе сведения и данные по аномалии в размножении и экологии усоно-гих раков в стрессовых ситуациях свидетельствуют об удивительной адаптационной возможности этой группы организмов [13].

Некоторыми авторами было высказано предположение, что ни нефть, ни эмульгатор не оказывают отрицательного действия на животных и что нефть, прочно связанная в фекалиях, безвредна. В мелководьях прикрепляющиеся к твердому субстрату организмы-фильтраторы, например, черноморские мидии, способны удалить через жабры суспензированную нефть. Эта нефть выводится из организма псевдофекалиями в виде слизи, состоящей из нефтяных капелек [2, 10, 11, 15].

Контрольные пластины были установлены на буйках в открытой части моря, более подверженной волновому воздействию, на расстоянии 2 и 3 км от акватории судоремонтного завода. Максимальные глубины в этом районе моря составляли 10-12 м.

В период исследований средние величины численности и биомассы обрастаний на контрольных пластинах в 1,5-2 раза превышали эти же показатели на экспериментальных установках. В чистом экотопе подвижные организмы давали большую биомассу, чем на экспериментальных пластинах. В. improvisus также доминировал по численности и биомассе, но при этом возросла доля остальных организмов в сообществе. Осенью в обрастаниях контрольных пластин биомасса балянуса составляла в среднем 69%, митилястера -25%, остальных организмов - 6%.

Видовой состав также был богаче на контрольных пластинах. Кроме эв-рибионтных организмов, которые легко переносят загрязнение, на контрольных пластинах были обнаружены корофииды (Corophium), креветки (Ра-iaemon eiegans и Paiaemon adspersus), а также круглые черви (Nematodes). Помимо увеличения доли подвижных форм в составе обрастаний, они были

Естественные и точные науки • • •

представлены более крупными экземплярами, что в итоге и отразилось на показателях биомассы и видового разнообразия. Вертикальное распределение обрастаний также отличалось на контрольных и экспериментальных пластинах. В придонном слое направление и скорость сукцессии носило аналогичный характер с другими исследуемыми горизонтами.

Показатели видового разнообразия обрастаний в загрязненном и чистом экотопах также различались. В среднем на экспериментальных пластинах этот показатель колебался в пределах от 0,09 до 0,2. На контрольных пластинах ПВР был несколько выше на начальных и средних фазах формирования сообщества обрастаний и составлял весной -0,5, летом - 0,4 и осенью - 0,2.

Таким образом, нефтяное загрязнение морской воды в акватории судоремонтного завода

Примечания

51

не оказывало существенного влияния на оседание прикрепленных организмов, которые давали большие биомассы на всех исследованных горизонтах, за исключением придонного слоя, содержащего ил и нефтепродукты. Можно предположить, что нефтяное загрязнение поверхностных вод в акватории судоремонтного завода не оказало существенного влияния на оседание балянусов и митилястеров, а наличие осадка, содержащего нефтепродукты, препятствовало нормальному ходу сукцессии сообщества обрастаний в придонном слое. Подвижные формы обрастаний на экспериментальных пластинах отличались более бедным видовым составом по сравнению с контрольными и находились в подавленном состоянии, так как были представлены мелкими организмами, которые давали незначительные биомассы.

1. Алигаджиев Г. А. Биологические ресурсы дагестанского рыбохозяйственного района Каспия. Махачкала : Даг. кн. изд-во, 1989. С. 128. 2. Алякринская И. О. О поведении и фильтрационной способности черноморской мидии в воде, загрязненной нефтью // Зоологический журнал. 1966. Т. 45. № 7. С. 988-1003. 3. Войнова М. В. Состояние зообентоса западной части Северного Каспия на первом этапе освоения нефтегазовых месторождений: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Астрахань, 2008. 22 с. 4. Георга-Копулос Л. А., Алемов С. В. Участие нереисов в преобразовании нефтяных смол в морских донных осадках // Гидробиологический журнал. 1990. Т. 26. № 2. С. 60-64. 5. Жадин В. И. Методы гидробиологического исследования. М. : Высшая школа, 1960. 189 с. 6. Зевина Г. Б. Обрастания в морях СССР. М. : Изд-во МГУ, 1972. 265 с. 7. Зорникова О. И. Экологические особенности гидробиоценозов западной части Среднего Каспия в связи с оценкой влияния на биоту отходов бурения: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Астрахань, 2008. 22 с. 8. Инструкция по сбору и обработке планктона. М. : ВНИРО, 1977. 72 с. 9. Исуев А. Р., Габибов М. М., Гусейнова С. А. Рост русского осетра в раннем онтогенезе в норме и в условиях нефтяного загрязнения // Материалы 15-й научно-практической конференции по охране природы Дагестана. Махачкала, 1999. С. 266. 10. Миронов О. Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. Л. : Гидрометеоиздат, 1985. 127 с. 11. Миронов О. Г., Миловидова Н. Ю., Щекатурина Т. Л. Биологические аспекты нефтяного загрязнения морской среды. Киев : Наукова думка, 1988. 248 с. 12. Попова Н. В. Биоэкологические основы и практические результаты разработки системы защиты биологического разнообразия Каспийского моря от нефтяного загрязнения: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Астрахань, 2004. 22 с. 13. Салехова Л. П., Брайко В. Д. Аномалии в размножении морских уточек / Биология моря. Киев : Наукова думка, 1979. С. 21-23. 14. Современная типовая методика биологических исследований водных экосистем. Махачкала, 2002. 133 с. 15. Соловьева О. В. Роль митиллид (Mollusca: Mytilidae) в процессах самоочищения морской воды от нефтяных углеводородов // Экология моря. 2007. Вып. 73. С. 91-100. 16. Сокольский А. Ф., Попова Н. В., Колмыков Е. В., Курапов А. А. Биоэкологические основы и практические результаты разработки системы защиты биологического разнообразия Каспийского моря от нефтяного загрязнения. Астрахань, 2005. 128 с. 17. Уцов С. А. Влияние токсикантов нефтегазовых разработок на ихтиофауну Среднего Каспия: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Махачкала, 2002. 22 с.

Статья поступила в редакцию 13.04.2010 г.