CC BY
2
ISSN 1026-2237BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
Научная статья УДК 502.171
doi: 10.18522/1026-2237-2024-4-2-20-30
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ СТОКА НЕКОТОРЫХ РЕК СОЧИНСКОГО ПРИЧЕРНОМОРЬЯ НА ПРИБРЕЖНУЮ МОРСКУЮ СРЕДУ В ЗОНАХ ИХ ПЛЮМОВ
Татьяна Львовна Горбунова1, Наталья Константиновна Гудкова2, Наталья Ивановна Рубанова
12 3 Филиал Института природно-технических систем в г. Сочи, Сочи, Россия 1 [email protected], ORCID: 0000-0003-3699-7159 [email protected], ORCID: 0000-0002-3299-7701 3 [email protected] ORCID: 0000-0001-6084-6233
Аннотация. Проводится оценка влияния качества воды некоторых рек Сочинского Причерноморья на экологическую безопасность и состояние прибрежной полосы Черного моря. Актуальность исследования обусловлена отсутствием единого методического подхода к определению параметров оценки экологического состояния водных объектов прибрежной полосы Черного моря. Рассматривается единая система река - море с точки зрения комплексного мониторинга качества природных вод. Исследование базируется на биологических методах (биотестирование, биоиндикация) оценки состояния биологических сообществ и процессов в сочетании с анализом геологических аспектов. Это позволяет детально изучить влияние различных факторов на экологическую безопасность морской среды. Выявлено, что наиболее токсичными свойствами обладает морская среда в зонах поступления стоков малых рек, испытывающих значительное комплексное воздействие полигонов твердых коммунальных отходов и промышленных предприятий, расположенных на их водосборной площади. В морских плюмах рек, имеющих важное водохозяйственное, рекреационное и рыбохозяйственное значение для региона, вода менее токсична вследствие значительного разбавления. Таким образом, сток малых рек может оказывать сопоставимое, негативное воздействие на качество морской среды и состояние прибрежных биоценозов. Результаты исследования могут быть использованы для разработки новых подходов к оценке и мониторингу экологической безопасности прибрежной морской среды, которые должны базироваться на концепции единства экологической системы в контексте взаимозависимостей при переносе загрязняющих и биогенных веществ между качественно отличающимися средами и связанными с ними гидробиоценозами речных вод и морской прибрежной зоны.
Ключевые слова: рекреационное водопользование, геологические процессы, система река - море, малые и средние реки, мониторинг водной среды, биотестирование, биоиндикация
Для цитирования: Горбунова Т.Л., Гудкова Н.К., Рубанова Н.И. Оценка воздействия стока некоторых рек Сочинского Причерноморья на прибрежную морскую среду в зонах их плюмов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2024. № 4-2. С. 20-30.
Благодарности: работа выполнена в рамках государственного задания Института природно-техни-ческих систем по теме «Фундаментальные и прикладные исследования закономерностей и механизмов формирования региональных изменений природной среды и климата под влиянием глобальных процессов в системе океан - атмосфера и антропогенного воздействия» (№ госрегистрации 121122300072-3).
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
© Горбунова Т.Л., Гудкова Н.К., Рубанова Н.И., 2024
Original article
ASSESSMENT OF THE IMPACT OF SOME RIVERS OF THE BLACK SEA REGION ON THE COASTAL MARINE ENVIRONMENT IN THEIR PLUME ZONES
Tatiana L. Gorbunova1, Natalia K. Gudkova2, Natalia I. Rubanova
12 3 Branch of the Institute of Natural and Technical Systems in the Sochi, Sochi, Russia 1 [email protected], ORCID: 0000-0003-3699-7159 [email protected], ORCID: 0000-0002-3299-7701 3 [email protected] ORCID: 0000-0001-6084-6233
Abstract. The paper assesses the impact of water quality of some rivers located within the Black Sea coastal zone in the Sochi area on the ecological security and status of the Black Sea coastal line. The relevance of the study is determined by the lack of a unified methodological approach to establishing parameters for assessing the ecological condition of water bodies within the Black Sea coastal area. The study is the first to consider a unified river-sea system in the context of integrated monitoring of natural water quality. The research is based on biological methods (biotesting, bioindication) to evaluate the state of biological communities and processes in combination with the analysis of geological aspects. This allows a detailed study of the influence of various factors on the marine environment ecological safety. It was revealed that the marine environment has the highest levels of toxicity in the inflow zones of small rivers, which are subject to significant complex impacts from municipal solid waste landfills and industrial enterprises located in their catchment areas. In the marine plumes of rivers classified as medium, which are important for water management, recreation and fisheries in the region, seawater has a lower toxic effect as a result of significant dilution. Thus, small rivers inflows can cause similar negative impacts on the quality of the marine environment and the status of coastal biocenoses as runofffrom larger watercourses. The study results can contribute to the development of new approaches for the assessment and monitoring of the environmental security of the coastal marine environment, based on the concept of the ecological system integrity in the context of interdependencies associated with the pollutants and nutrients transfer between qualitatively different environments and associated with them river and cjastal marine hydrobiocenoses.
Keywords: water demand for recreational purposes, geological processes, river-sea system, small and medium-sized rivers, aquatic environment monitoring, biotesting, bioindication
For citation: Gorbunova T.L., Gudkova N.K., Rubanova N.I. Assessment of the Impact of Some Rivers of the Black Sea Region on the Coastal Marine Environment in Their Plume Zones. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2024;(4-2):20-30. (In Russ.).
Acknowledgments: the work was carried out within the framework of the state assignment of the Institute of Natural and Technical Systems on the topic "Fundamental and applied research into the patterns and mechanisms offormation of regional changes in the natural environment and climate under the influence of global processes in the ocean-atmosphere system and anthropogenic impact" (state registration number 121122300072-3).
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Введение
Постоянно возрастающая нагрузка и изменение качества водной среды рек Сочинского Причерноморья, особенно в устьевых зонах [1-4], обусловливают необходимость проведения оценки их воздействия на экологическое состояние и безопасность туристского природопользования прибрежной полосы Черного моря - главного природного ресурса города-курорта Сочи и федеральной территории «Сириус». Актуальность проводимого исследования определяется тем, что в настоящее время не разработан единый методический подход к определению параметров оценки экологического состояния водных объектов прибрежной полосы Черного моря. В данной работе предлагается системный подход, основанный на биологических методах, так как именно он позволяет оценить суммарное воздействие факторов влияния, а не отдельные параметры водной среды. Обычно влияющих факторов гораздо больше, чем можно выявить с помощью физико-химического анализа даже самого современного уровня, а именно на таком подходе основан в настоящее время фоновый мониторинг службы Росгидромета. Только 13 территориальных
субъектов нашей страны включают биологическую оценку в систему рутинного фонового мониторинга, и исследуемый регион не входит в их число. Однако, учитывая разнообразие природных ландшафтов и климатических зон, обусловленных высотной поясностью (от субтропиков на побережье до альпийских лугов и скальных участков с круглогодичными снежниками в горах), а также принимая во внимание наличие активных геологических процессов (в том числе и опасных) и естественных геологических аномалий, именно на территории Сочинского Причерноморья необходимо применение системного подхода к организации мониторинга природных вод с использованием биологических методов. Условия исследуемого региона существенно отличаются от условий южной и средней полосы Европы, для которых были разработаны (и утверждены службой Росгидромета) применяемые в нашей стране методики оценки и мониторинга состояния водной среды. Поэтому и возникла необходимость, на наш взгляд, разработки и апробирования системы биологических индикаторов для исследуемого региона.
Система комплексного мониторинга водной среды в подобных районах не может считаться полной и исчерпывающей, если анализ воздействия загрязненного речного стока на развитие морских биологических сообществ не является ее составной частью. В работе рассмотрен подход анализа единой системы река - море с точки зрения комплексного мониторинга качества природных вод. Система река - море является областью маргинального фильтра и представляет собой своеобразную ловушку осадочного материала, обусловленного природными и антропогенными факторами, по мере его продвижения от наземных территорий в морские акватории. Именно в этой зоне осаждается до 90-95 % взвешенных веществ и от 5 до 80 % различных химических примесей и их растворенных форм.
До недавнего времени основное внимание исследователей было сосредоточено на процессах, происходящих в местах впадения в море крупных рек. В то же время малые водотоки могут играть значительную роль в формировании гидрохимического режима и переносе вещества в прибрежной зоне [5]. Малые и средние речные плюмы могут оказывать существенное воздействие на биологическую продуктивность, рыболовство, качество морской среды, рельеф берега и дна, а также гидротехническое строительство в региональном масштабе [6].
Материалы, объекты и методы исследования
Исследовались реки, их бассейны и участки прибрежной полосы Черного моря в зонах их стока, разделенные авторами на две группы. Первая - это водотоки, имеющие важное водохозяйственное, рекреационное (источники питьевой воды для города-курорта, места расположения курортных объектов) и рыбохозяйственное (места нереста ценных видов рыб, включая кумжу) значение: реки Мзымта и Сочи. Ко второй группе отнесены реки Битха и Херота, относительно малые водные объекты, испытывающие значительное комплексное воздействие полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО) и предприятий промышленной зоны, расположенных на их водосборной площади [7]. Эти водотоки представляют собой потенциальную опасность для экологии прибрежной морской полосы, где расположены пляжи оздоровительных и рекреационных объектов курорта. В качестве фонового участка использовалась станция в пос. Головинка (Лазаревский район г. Сочи), так как эта локация находится вдали от значительных загрязнителей водной среды (рис. 1).
Для биотестирования качества морской среды в прибрежной зоне Черного моря пробы воды и биоты отбирались на станциях в зонах стока четырех исследуемых рек с волнорезов (вода и мидии) и камней (мидии) на расстоянии 30-50 м от берега на горизонте 30-70 см от поверхности воды. Пробы морской воды для контрольных опытов были отобраны на траверзе пос. Головинка в 3 км от берега. С целью биоиндикации исследовалась естественная популяция черноморской мидии на волнорезах и камнях на расстоянии 10-50 м от берега. Площадь отбора мидий с субстрата 25^25 см.
Токсикологические эксперименты с морской водой проводились в течение двух лет. В летний период (с апреля по октябрь, при температуре морской воды от 22 до 26 °С) пробы отбирались не менее трех раз, а в зимний, когда температура морской воды составляла 7-9 °С, - один раз в течение сезона. Было отобрано и проанализировано 32 пробы за весь период исследования.
Пробы как биологического материала, так и прибрежной морской воды отбирались в условиях отсутствия волнения моря свыше 2 баллов и обильных осадков с целью избежать экстремального воздействия речного стока, характерного для паводков.
Гм-1 - пос. Головинка, фоновый участок; Бм-2 - впадение р. Битха; Хм-4 - впадение р. Херота;
См-3 - впадение р. Сочи; Мм-5 - впадение р. Мзымта
Рис. 1. Месторасположение станций отбора проб / Fig. 1. Location of sampling stations
Для биотестирования морской воды в качестве биоиндикатора был выбран представитель первичного звена водных экосистем - одноклеточная диатомовая водоросль Phaeodactylum tricornutum Bohlin [8, 9], выделенная из планктона Черного моря и полученная для проведения данных исследований из коллекции культур отдела экологической физиологии водорослей Института биологии южных морей РАН.
Выбор микроводорослей в качестве основного биомаркера объясняется тем, что эти организмы относятся к автотрофным, являются представителями первичного звена трофических цепей водных биоценозов: во-первых, способны демонстрировать реакцию на содержание в водной среде токсичных загрязнителей; а во-вторых, прогноз о флуктуации их численности может служить косвенным индикатором развития следующих звеньев трофической цепи, для которых микроводоросли служат кормовой базой. Одноклеточные водоросли демонстрируют реакцию не только на токсиканты, вызывающие их гибель или ингибирование прироста численности клеток, но и на вещества, которые в определенных концентрациях стимулируют рост их численности. К таким загрязнителям могут относиться микроколичества фенолов, образующихся в процессе декомпозиции органики, или малые дозы некоторых металлов (железо, медь и др.), выносимые в морскую среду с загрязненными речными и ливневыми стоками.
Биотестирование проводилось в трех повторностях, в каждой из них выполнялось три просчета [10]. Водоросли для биотестирования выращивались в среде Гольдберга в модификации Кабановой. Морская вода перед биотестированием очищалась от взвеси путем фильтрации через мембранный фильтр Millipore с диаметром пор 0,3 мкм. Культура P. tricornutum в стадии логарифмического роста помещалась в колбы емкостью 100 мл (10 мл суспензии водорослей на 100 мл тестируемой воды).
Ни в одной тестируемой в ходе данного исследования пробе не было отмечено достоверных отклонений от контроля в острых экспериментах (24 ч). Наличие подострой токсичности среды было определено за 72 ч, а хроническая токсичность - за период 7 сут. Клетки микроводорослей просчитывались ежедневно в камере Горяева, после чего рассчитывали коэффициент приро-ста/ингибирования численности клеток. Критерием токсичности вод было отклонение от контроля значения коэффициента прироста численности на 25 % и выше. Достоверность рассчитывали по критерию Стьюдента для n = 9, р= 0,05.
Для биоиндикации состояния морской среды использовалась также оценка морфометрических признаков черноморской мидии Mytilus Galloprovincialis Lam. Они имеют адаптивное значение, поэтому являются удобными маркерами при оценке состояния окружающей водной среды в условиях техногенного пресса [11, 12]. Комплексное действие факторов влияет как на процесс роста раковины мидии в длину, так и на её увеличение в двух других основных измерениях - в ширину и высоту.
Измерения морфометрических параметров раковин мидий (L - длина раковины; H - толщина/высота раковины; D - ширина/выпуклость) производились в соответствии с методом, предложенным В.А. Дехтой [13, 14]. Для определения формы раковины использовались индексы отношений: высота створки к её длине H/L (вытянутость, или относительная высота) и ширина к длине D/L (выпуклость, или сагитальная кривизна).
Характер природопользования в зонах впадения исследуемых рек в Черное море
Фоновая станция. На территории курортного поселка Головинка нет объектов, оказывающих значительное антропогенное воздействие на состояние морской среды. Береговая линия исследуемой территории относительно ровная, крупные бухты и мысы отсутствуют. Внизу берегового обрыва расположена горизонтальная полка от 16 до 35 м шириной, по которой проходит железная дорога. Пляжи характеризуются песчано-галечной полосой, опускающейся на глубину 0,52 м. Донный субстрат в основном песчаный с отдельными выходами образующих скальных пород. Преобладают волнения западных румбов, вследствие чего для донных и береговых наносов характерна общая направленность перемещения в виде потока на юго-восток.
Следует отметить, что морские берега Лазаревского района, несмотря на свою довольно большую протяженность (105 км) и происходящее в прибрежной части все более интенсивное развитие рекреационно-туристической индустрии, не включены в систему государственного фонового мониторинга морской среды, осуществляемого лабораторией Специализированного центра гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды Черного и Азовского морей.
В устье р. Мзымта был сооружен прибрежный кластер спортивных и сопутствующих объектов XXII Олимпийских зимних игр 2014 г. Ныне на этом участке расположена федеральная территория «Сириус». Интенсивное строительство и дальнейшее развитие олимпийских и туристских объектов, а также возобновление выборки строительного материала из русла р. Мзымта стали причиной того, что отступание береговой линии в данном районе приобрело катастрофический характер. Сток наносов в береговую зону фактически прекратился, а крупноглыбовый материал был перемещен на подводный склон. Кроме того, сооружение грузопассажирского терминала порта Сочи «Имеретинский» при сложном рельефе дна нарушило естественный ход береговых процессов в дельте реки. Оградительные молы порта полностью блокировали вдольбереговое перемещение галечных наносов [15]. Такие изменения ландшафта, гидрологических и геологических характеристик, а также характера и интенсивности природопользования угрожают не только сохранности олимпийских и туристских объектов, но и экологическому здоровью прибрежной полосы Черного моря, на которую оказывается беспрецедентная антропогенная нагрузка.
Устьевой участок р. Сочи. Нарушения природного баланса прибрежной зоны Черного моря в исследуемой местности связаны с антропогенным изменением русла реки и его зарегулированием берегоукрепительными железобетонными стенами. Это является одной из причин снижения объемов транспортируемых стоком реки наносов и нарушения естественного режима накопления седиментов на шельфе. Кроме того, это способствует росту объема выносимой речным потоком растительной органики, что сопровождается развитием эвтрофикации в устье реки и загрязнением прибрежных вод Черного моря минеральными биогенными веществами, что может привести к изменению морской экосистемы [4].
Место впадения р. Сочи в Черное море находится практически в центре города-курорта Сочи и, являясь одним из наиболее популярных мест отдыха, несет огромную антропогенную нагрузку в летний курортный сезон (май - сентябрь). Рядом находится морской вокзал, дорога с интенсивным движением, множество объектов торговли, общественного питания и курортно-рекреационного назначения [1]. Распресненная зона моря, обусловленная стоком р. Сочи, наблюдается у морского вокзала города-курорта. Она характеризуется сравнительно высокой мутностью, что объясняется негативным влиянием на качество речной воды ливневого стока и техногенного воздействия.
Устьевая зона р. Херота проходит через густонаселенный микрорайон города и расположена вблизи нескольких здравниц курорта. В непосредственной близости от нее пролегает автомагистраль федерального значения и железная дорога, которые усиливают антропогенную нагрузку. Русло реки на устьевом участке зарегулировано в бетонный коллектор, что препятствует естественным процессам выноса твердого стока и биологической трансформации загрязняющих веществ.
Воздействие стока р. Битха на гидрохимическую структуру прибрежных вод Черного моря отслеживается отчетливо, несмотря на малые размеры водотока. Река впадает в море в 200 м от
пляжа санатория «Белые ночи», расположенного в Лазаревском районе. Ее плюм имеет стойкую ярко-коричневую окраску и резкий запах органики, что, по результатам исследования авторов, обусловлено влиянием на качество вод реки стоков полигона ТКО [3, 16]. Плюм р. Битха обычно имеет вытянутую форму и простирается вдоль берега в юго-восточном направлении на 1 км. Его толщина составляет около 3,5 м, а аномалия солености в плюме - 12 PSU. Река выносит в море значительный объем растворенного органического вещества [5]. Пляжная полоса исследуемого участка в основном галечная, сравнительно узкая. Скальные породы прибрежной полосы представлены чередованием свит, склонных к оползанию и обвалам.
Оценка токсичности морской воды в прибрежной полосе Черного моря в местах впадения рек
Результаты биотестирования морской воды с использованием одноклеточной планктонной диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutum отражены в табл. 1.
Таблица 1 / Table 1
Результаты биотестирования морской воды в зонах речного стока на побережье Сочинского Причерноморья / Results of biotesting of seawater in river runoff zones on the coast of the Sochi Black Sea region
Участки Черного моря, прилегающие к стоку рек Критерии токсичности
Месяц Процент Критерий Процент Критерий
отбора проб отклонения от контроля за 3 сут достоверности Стьюдента (td) (tst = 2,12) отклонения от контроля за 7 сут достоверности Стьюдента (td) (tst = 2,12)
Июнь 4,2 0,97 37,68 -2,89
Июль 19,63 -2,16 42,61 -3,14
Мзымта Август 33,3 -2,7 22,63 -2,09
Сентябрь 11,36 -1,64 26,16 -2,17
Февраль 34,78 3,02 30,16 -2,71
Июнь 22,67 -2,1 52,15 -12,77
Июль 22,47 -2,13 50,53 -11,08
Сочи Август 24,19 -2,19 44,98 -6,73
Сентябрь 37,11 -3,06 54,27 -17,23
Февраль 16,74 1,23 8,38 0,62
Июнь 31,18 -6,13 72,12 -14,23
Июль 19,75 2,11 55,17 5,29
Херота Август 21,83 2,65 55,97 7,05
Сентябрь 47,52 -5,4 54,04 -5,89
Февраль 23,04 3,14 61,52 12,36
Июнь 19,34 -2,01 55,34 -5,58
Июль 38,9 -5,99 56,3 -7,02
Битха Август 33,32 -4,53 61,61 -8,67
Сентябрь 31,48 -5,09 62,62 -11,43
Февраль 26,94 -2,64 32,9 -3,57
В экспериментах, определяющих подострую токсичность морской воды, достоверного инги-бирующего эффекта обнаружено не было.
Выраженный эффект стимуляции роста численности водорослей по сравнению с контролем обнаружен в пробах летних месяцев и сентября (табл. 1, выделено жирным шрифтом). Это те периоды, когда оказывается максимальная рекреационная нагрузка на водные объекты Сочинского Причерноморья и их бассейны, а объем естественного стока рек уменьшается из-за засухи и значительного (санкционированного и несанкционированного) забора воды, не обеспечивая достаточного разбавления попадающих в воду загрязняющих стоков.
Кроме того, достоверные отклонения от контроля с эффектом стимуляции роста численности наблюдались в зимний период в зонах сброса в прибрежную полосу Черного моря рек Мзымта и Херота, что, по нашей гипотезе, объясняется обильными ливневыми стоками с участков строительства (Мзымта) и тела полигона ТКО (Херота), содержащими соответствующие ингредиенты
(соединения металлов, характерные для локальных геохимических аномалий бассейна р. Мзымта [17], остатки перегнившей в теле полигона органики и пр.).
Сезонные изменения показателей отклонения роста численности водорослей от контроля в хроническом эксперименте (7 сут) отражены на рис. 2.
участки Черного моря, прилегающее к стоку рек
• Мзымта
• -Сочи — ■*— Херота .....Битха
Июнь Июль Август Сентябрь Февраль
Рис. 2. Сезонные изменения показателей отклонения коэффициентов прироста численности водорослей от контроля за 7 сут в прибрежных водах Черного моря в зонах стока исследуемых рек / Fig. 2. Seasonal changes in indicators of deviation of algae growth coefficients from control over 7 days in the coastal waters of the Black Sea in the runoff zones of the studied rivers
Установлено, что для участков Черного моря в районе рек второй группы (Битха и Херота) отклонения от контроля по росту численности водорослей наблюдались во всех пробах. Однако в зоне стока р. Херота самыми высокими отклонения от контроля были в июне и феврале, а в зоне стока р. Битха - в августе и сентябре. В зонах стока рек Мзымта и Сочи ухудшение ситуации наблюдается в летние месяцы (разгар курортного сезона), а в осенний и зимний периоды воздействие токсикантов на водоросли выражено слабее. Учитывая, что динамика показателей зависит не только от состава поступающих в прибрежную полосу моря загрязняющих веществ (выносимые реками, смывы с прилегающей территории), но и от гидрологического режима водотоков, а следовательно, и степени разбавления поступающих в них загрязненных стоков различного характера, была выдвинута гипотеза, что улучшение экологических условий прибрежных вод моря в зоне впадения крупных рек объясняется в значительной степени режимом их водности. Такая динамика описывается для рек Мзымта и Сочи по результатам гидрохимического анализа их вод [18, 19]. Для уточнения данного предположения необходимо продолжить наблюдения.
Изучение морфологических характеристик черноморской мидии Mytilus Galloprovincialis Lam. на исследуемых территориях использовалось как дополнительный биоиндикатор в целях дополнения результатов биотестирования морской воды с использованием микроводорослей.
Для прибрежной полосы Сочинского Причерноморья характерен твердый субстрат (природный: валуны, большие камни; искусственный: буны и волнорезы), благоприятный для обитания мидий, которые являются организмами-обрастателями. Мидийные банки были типичны для биоценозов прибрежных зон до того, как в регионе началось интенсивное рекреационное и жилищное строительство и отсыпка пляжей (в середине 2000-х гг.). Популяции мидий были частично «захоронены» в пляжных зонах из-за смены субстрата и критического воздействия взвешенных веществ. Изменение состава стока рек, негативно влияющего на свойства воды в зонах речных плюмов, обусловлено как физическими факторами (наличие взвешенных и коллоидных частиц), так и трансформацией элементного состава вод, вызванной техногенными причинами: разработкой горных участков под строительство, карьеры, дороги, а также возникновением и активизацией оползней, селей, обвалов, связанных с этими разработками.
В ходе исследования наиболее крупноразмерные особи были обнаружены на фоновом участке в прибрежной зоне пос. Головинка (табл. 2). Однако в зоне стока р. Битха у моллюсков наблюдалось превышение, по сравнению с фоновой станцией, значений параметров их ширины и толщины в среднем. При этом средняя длина раковин была ниже, чем у фоновых гидробионтов. Предположительно, этот феномен возник как адаптационный механизм к неблагоприятным условиям морской среды. На участке прибрежной полосы Черного моря в месте стока р. Херота поселений мидий обнаружено не было.
Таблица 2 / Table 2
Значения морфологических параметров раковины черноморской мидии и их соотношений в зонах исследуемых речных стоков / Values of the morphological parameters of the Black Sea mussel shell and their relationships in the areas of the studied river flows
Параметр Длина раковины L, см Ширина раковины D, см Толщина раковины H, см Индекс D/ L Индекс H/ L
Прибрежная зона Черного моря, пос. Головинка (фон)
Среднее значение 4,07±0,34 2,23±0,18 1,81±0,13 0,56±0,01 0,46±0,01
тах 7,30 4,10 3,00 0,74 0,57
min 2,40 1,30 1,00 0,21 0,06
Стандартное отклонение 5 1,86 0,96 0,71 0,06 0,06
Прибрежная зона Черного моря, зона стока р. Сочи
Среднее значение 3,61±0,17 2,25±0,10 2,4±0,09 0,62±0,04 0,67±0,01
тах 4,7 3,4 2
min 1,2 0,6 0,5
Стандартное отклонение 5 0,91 0,51 0,3 0,21 0,06
Прибрежная зона Черного моря, зона стока р. Мзымта
Среднее значение 3,12±0,57 2,01±0,37 1,62±0,32 0,65±0,12 0,56±0,10
тах 3,50 2,70 2,50 0,87 0,80
min 2,50 1,50 1,30 0,50 0,43
Стандартное отклонение 5 0,23 0,27 0,34 0,08 0,09
Прибрежная зона Черного моря, зона стока р. Битха
Среднее значение 4,26±0,17 2,90±0,15 2,59±0,047 0,68±0,12 0,62±0,11
тах 4,7 3,4 2
min 1,2 0,6 0,5
Стандартное отклонение 5 0,91 0,51 0,3 0,21 0,06
Принимая во внимание, что увеличение значений индексов ширины и высоты (табл. 2), как правило, связано с неблагоприятными для моллюсков изменениями морской среды, достоверные отличия исследуемых мидий в зонах стока рек от мидий фонового участка (при п=30, ^=0,05) указывают на изменение экологических условий в местах расположения этих популяций в худшую сторону.
Кроме того, в выборках моллюсков с участков поступления стоков рек Битха и Мзымта обнаружен значительный процент мидий (56,7 и 53,3 % соответственно) с ребристой поверхностью раковины - так называемым эффектом стиральной доски, который обычно проявляется у животных, растущих в неблагоприятных условиях, и связан, так же как и форма раковины моллюска, с необходимостью плотно закрывать створки в присутствии повторяющегося или продолжающегося загрязнения (преимущественно такими токсикантами, как нефтепродукты, соли металлов, пестициды и др.). На фоновом участке моллюски с ребристой поверхностью раковины составляли 7 %, в зоне стока р. Сочи - 23,3 %.
Таким образом, планктонные микроводоросли являются индикатором качества воды на момент отбора проб и только косвенно, на основании данных хронических экспериментов, могут предоставить информацию об изменении характера воздействия химических примесей на гидробионты в результате их естественной трансформации в водной среде. Поэтому мы можем наблюдать флуктуацию значений параметров токсичности или стимуляции роста численности водорослей по сравнению с контролем в зависимости от времени отбора проб и изменяющейся антропогенной нагрузки на прибрежные морские воды. С другой стороны, двустворчатые моллюски - биоиндикаторы более продолжительного периода, а изменения их экологических или морфометрических признаков отражают долговременное, хроническое влияние, не обусловленное единичными, случайными сбросами загрязнителей. Использование обоих индикаторов в системе позволяет получить более детальное представление о процессах, происходящих в прибрежных морских биоценозах, и их зависимости от антропогенных факторов различной природы [20].
Заключение
В местах впадения в Черное море рек первой группы - Мзымта и Сочи - морская вода менее токсична. К этой группе авторы относят также реки Хоста, Псезуапсе, Шахе, Аше, которые по своим гидрологическим характеристикам классифицируются как средние и имеют первостепенное значение для водоснабжения населения, туристической деятельности и как нерестилища ценных эндемичных видов рыб.
Наиболее токсичными свойствами обладает морская среда в зонах поступления стоков рек, отнесенных авторами ко второй группе - Битха и Херота (в эту группу включены также реки Кудепста и Лоо). Несмотря на относительно малый объем стока, эти водные объекты характеризуются полностью деградированными биоценозами в их устьевых зонах. Из-за комплексного характера загрязнения и практически полного отсутствия процессов самоочищения они являются серьезными факторами воздействия на качество прибрежной морской среды в рекреационной зоне, непосредственно прилегающей к ним. Практически все установленные факторы воздействия на качество водной среды этих водотоков обусловлены техногенными причинами.
Таким образом, плюмы малых рек могут оказывать воздействие на качество морской среды и состояние прибрежных биоценозов, сопоставимое с влиянием стоков более крупных водотоков. Это должно учитываться как при формировании программы мониторинга водной среды региона, так и при разработке природоохранных мероприятий.
Комплексная система экологического мониторинга исследуемой территории, чрезвычайно зависимой от природно-климатических ресурсов, должна базироваться на концепции единой экологической системы и объединять анализ как состояния поверхностных вод суши, так и локальной морской прибрежной полосы, что позволит оценить перенос загрязнения, биогенных веществ, а также трансформацию поступающих с территорий водосбора примесей вследствие биохимических процессов, обусловленных жизнедеятельностью гидробионтов.
Использование в исследовании биоиндикаторов, имеющих различный временной период реакции на неблагоприятное воздействие (планктон служит краткосрочным индикатором, мидии - биомаркером долговременного негативного влияния), представляет собой этап формирования системы биоиндикаторов, относящихся к разным таксономическим и трофическим группам, которая позволяет получить более детальное представление о процессах, происходящих в прибрежных морских биоценозах, и их зависимости от факторов негативного воздействия антропогенного генеза.
Результаты идентификации и оценки основных геологических и гидробиологических характеристик и особенностей природопользования водотоков и их бассейнов позволили подтвердить гипотезу об однородности сформированных авторами групп водотоков как по морфометриче-ским характеристикам и характеру природопользования, так и по особенностям их воздействия на гидробиоценозы рек и их плюмов.
Список источников
1. Колесникова А.А., Гудкова Н.К., Горбунова Т.Л. Оценка антропогенной нагрузки на экосистемы реки Сочи // Берега Черного моря: экологические ориентиры в настоящем - устойчивое развитие в будущем : материалы II Рос.-Абхаз. междунар. науч.-практ. семинара. Краснодар: Изд. дом - Юг, 2020. С. 85-94.
2. Потиевская Н.А., Горбунова Т.Л., Зуева Н.В. Оценка качества вод верховьев реки Мзымта по характеристикам макрозообентоса // Геогр. среда и живые системы. 2022. № 2. С. 25-37. Doi: 10.18384/27127621-2022-2-25-37.
3. Гудкова Н.К., Горбунова Т.Л., Матова Н.И. Влияние полигонов ТКО на деградацию биогеоценозов прибрежных зон водотоков и Черного моря // Природообустройство. 2021. № 5. С. 117-124. Doi: 10.26897/1997-6011-2021-5-117-124.
4. Канонникова Е.О. Геоэкологическая обстановка прибрежной части Чёрного моря в границах Сочинского Причерноморья // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=15148 (дата обращения: 10.04.2024).
5. Завьялов П., Маккавеев П. Речные плюмы в акватории Сочи // Наука в России. 2014. № 2. С. 4-12.
6. Полухин А.А., Заговенкова А.Д., Хлебопашев П.В., Сергеева В.М., Осадчиев А.А., Дбар Р.С. Гидрохимический состав стока рек Абхазии и особенности его трансформации в прибрежной зоне // Океанология. 2021. T. 61, № 1. С. 21-31. Doi: 10.31857/S0030157420060118.
7. Горбунова Т.Л., Гудкова Н.К., Рубанова Н.И. Геологические и гидробиологические характеристики экологически опасных рек Сочинского Причерноморья // Системы контроля окружающей среды - 2023 : тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. Севастополь: ИП Куликов А.С., 2023. С. 93.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
8. Бегун А.А. Биоиндикация состояния морской среды по диатомовым водорослям эпифитона макро-фитов (залив Петра Великого, Японское море) // Изв. ТИНРО. 2012. Т. 169. С. 77-93.
9. Stelmakh L., Kovrigina N., Gorbunova T. Response of marine microalgae Phaeodactylum Tricornutum, Prorocentrum Cordatum and Gyrodinium Fissum to complex pollution of Sevastopol bays (Black Sea) // Ecologica Montenegrina. 2021. Vol. 48. P. 109-116. Doi: 10.37828/EM.2021.48.13.
10. Р 52.24.690-2006. Оценка токсического загрязнения вод водотоков и водоемов различной солености и зон смешения речных и морских вод методами биотестирования. Ростов н/Д., 2006. 7 с.
11. Челядина Н.С., Попов М.А. Сравнительный анализ морфометрических характеристик мидии Mytilus galloprovincialis, из различных районов обитания (Крым, Черное море) // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2018. № 2. С. 264-269.
12. Горбунова Т.Л., Башарова М.П., Матова Н.И. Морфометрические характеристики черноморских мидий Mytilus galloprovincialis Lam. как биоиндикатор антропогенного воздействия на прибрежные биоценозы Черного моря на территориях рекреационно-туристской специализации // Амурский зоол. журн.
2022. Т. 14, № 3. С. 516-530. Doi: 10.33910/2686-9519-2022-14-3-516-530.
13.Дехта В.А., Каталевский Н.Н. Содержание химических элементов в раковинах и изменчивость их формы у мидий Mytilus galloprovincialis прибрежной зоны Черного моря // Геоэкол. исследования и охрана недр. 2000. № 3. С. 26-33.
14.Дехта В.А. Адекватность механизмов морфофункциональной адаптации мидии Mytilus galloprovincialis Lam. к загрязнению // Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов: материалы Междунар. конф. Петрозаводск, 2004. С. 40.
15. Петров В.А., Ярославцев Н.А. Влияние порта «Сочи-Имеретинский» на береговые процессы (Черное море) // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 5. С. 38-47. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019538-47.
16. Гудкова Н.К., Горбунова Т.Л., Матова Н.И. Оценка комплексного воздействия полигонов ТКО на биотопы рек в условиях влажных субтропиков // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естеств. и техн. науки. 2020. № 9. С. 23-29. Doi: 10.37882/2223-2966.2020.09.12. EDN: TIPBWX.
17. Гудкова Н.К. Геохимические аномалии и риски загрязнения водных экосистем в условиях расширения горных курортов Сочи // Устойчивое развитие особо охраняемых природных территорий : сб. статей VIII Всерос. (нац.) науч.-практ. конф. Сочи: Природный орнитол. парк в Имеретинской низменности, 2021. Т. 8. С. 105-109. EDN: YGBBTV.
18. Лесникова П.С. Изменение макроэлементного состава речных вод в контрастных геологических условиях, река Сочи Черноморского побережья России // Вестн. Воронежского гос. ун-та. 2023. № 3. С. 4756. https://doi.org/10.17308/geo/1609-0683/2023/3/47-56
19. Zakharikhina L., Kerimzade V., Litvinenko Y. Elemental Composition of Soils in the Heterogeneous Geological Setting of the Mzymta River Basin on the Russian Black Sea Coast // Environment and Ecology Research.
2023. Vol. 11, № 2. P. 225-239. Doi: 10.13189/eer.2023.110201. URL: https://www.hrpub.org/down-load/20230330 /EER1-14029580.pdf (дата обращения: 11.03.2024).
20. Lyche Solheim A., Feld C., Birk S., Phillips G., Carvalho L., Morabito G. Comparison of common metrics for phytoplankton, macrophytes, macro-invertebrates and fish for ecological status assessment of European lakes: a synthesis from the WISER project Module 3 // Hydrobiologia. 2013. Vol. 704. P. 57-74.
References
1. Kolesnikova A.A., Gudkova N.K., Gorbunova T.L. Assessment of anthropogenic load on the ecosystems of the Sochi river. Shores of the Black Sea: ecological landmarks in the present - sustainable development in the future: Abstracts of Papers of the II Russian-Abkhazian International Scientific and Practical Seminar. Ed. by M.S. Arakelov. Krasnodar: Publishing House - South; 2020:85-94. (In Russ.).
2. Potievskaya N.A., Gorbunova T.L., Zueva N.V. Assessment of water quality in the upper Mzymta river by characteristics of macrozoobenthos. Geogr. sreda i zhivye sistemy = Geographical Environment and Living Systems. 2022;(2):25-37. Doi: 10.18384/2712-7621-2022-2-25-37. (In Russ.).
3. Gudkova N.K., Gorbunova T.L., Matova N.I. Influence of MSW landfills on degradation of biogeocenoses of coastal zones of water courses and the Black Sea. Prirodoobustroistvo = Environmental Engineering. 2021;(5):117-124. Doi: 10.26897/1997-6011-2021-5-117-124. (In Russ.).
4. Kanonnikova E.O. Geoecological situation of the coastal part of the Black Sea within the boundaries of the Sochi Black Sea region. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education. 2014;(5). Available from: https://science-education.ru/ru/article/view?id=15148 [Accessed 10th April 2024]. (In Russ.).
5. Zavyalov P., Makkaveev P. River plumes in the Sochi water area. Nauka v Rossii = Science in Russia. 2014;(2):4-12. (In Russ.).
6. Polukhin A.A., Zagovenkova A.D., Khlebopashev P.V., Sergeeva V.M., Osadchiev A.A., Dbar R.S. Hydro-chemical composition of the flow of rivers of Abkhazia and features of its transformation in the coastal zone. Okeanologiya = Oceanology. 2021;61(1):21-31. Doi: 10.31857/S0030157420060118. (In Russ.).
ISSN 1026-2237BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION NATURAL SCIENCE. 2024. No. 4-2
7. Gorbunova T.L., Gudkova N.K., Rubanova N.I. Geological and hydrobiological characteristics of ecologically dangerous rivers of the Sochi Black Sea region. Environmental Control Systems - 2023. Abstracts of articles of the International Scientific and Practical Conference. Sevastopol: IP Kulikov A.S. Publ.; 2023:93. (In Russ.).
8. Begun A.A. Bioindication of marine environment condition by epiphytic diatoms on macrophytes (Peter the Great Bay, Japan Sea). Izv. TINRO = Transactions of the Pacific Research Institute of Fisheries and Oceanography. 2012;169:77-93. (In Russ.).
9. Stelmakh L., Kovrigina N., Gorbunova T. Response of marine microalgae Phaeodactylum Tricornutum, Prorocentrum Cordatum and Gyrodinium Fissum to complex pollution of sevastopol bays (Black Sea). Ecologica Montenegrina. 2021;48:109-116. Doi: 10.37828/EM.2021.48.13.
10. R 52.24.690-2006. Assessment of toxic pollution of watercourses and reservoirs of various salinity and mixing zones of river and marine waters by biotesting methods. Rostov-on-Don, 2007. 7 p. (In Russ.).
11. Chelyadina N.S., Popov M.A. Comparative analysis of the morphometric characteristics of the mussel Mytilus Galloprovincialis from different habitats (the Crimea, the Black Sea). Vestn. Voronezhskogo gos. un-ta. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya = Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2018;(2):264-269. (In Russ.).
12. Gorbunova T. L., Basharova M. P., Matova N. I. Morphometric characteristics of Black Sea mussels Myti-lus Galloprovincialis Lam. as biomarkers of the anthropogenic impact on the Black Sea coastal biocenoses in tourist destinations. Amurskii zool. zhurn. = Amur Zoological Journal. 2022;14(3):516-530. Doi: 10.33910/26869519-2022-14-3-516-530. EDN: ALHGGY. (In Russ.).
13. Dekhta V.A., Katalevsky N. N. The content of chemical elements in shells and the variability of their shape in Mytilus galloprovincialis mussels of the Black Sea coastal zone. Geoekol. issledovaniya i okhrana nedr = Overview Information. Geoecological Research and Protection of the Subsoil. 2000;(3):26-33. (In Russ.).
14. Dekhta V.A. Adequacy of mechanisms of morphofunctional adaptation of the mussel Mytilus galloprovincialis Lam. to pollution. Modern problems of physiology and biochemistry of aquatic organisms. Proceedings of the International Conference. Petrozavodsk, 2004:40. (In Russ.).
15. Petrov V. A., Yaroslavtsev N. A. The impact of Sochi - Imeretinsky harbor on the coastal processes (the Black sea). Geoekologiya. Inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya = Geoecology. Engineering Geology. Hy-drogeology. Geocryology. 2019;(5):38-47. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019538-47 (In Russ.).
16. Gudkova N. K., Gorbunova T. L., Matova N. I. Evaluation the CSW landfills complex impact on river biotops in humid subtropics. Sovremennaya nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Seriya: Estestv. i tekhn. nauki = Modern Science: Actual Problems of Theory and Practice. Series: Natural and Technical Sciences. 2020;(9):23-29. Doi: 10.37882/2223-2966.2020.09.12. EDN: TIPBWX. (In Russ.).
17. Gudkova N. K. Geochemical anomalies and risks of pollution of aquatic ecosystems in conditions of expansion of Sochi mountain resorts. Sustainable development of specially protected natural territories: Abstracts of articles of the VIII All-Russian (National) Scientific and Practical Conference. Sochi: Natural Ornithological Park in the Imereti lowland Press; 2021;8:105-109. EDN: YGBBTV. (In Russ.).
18. Lesnikova P.S. Change in the macronutrient composition of river waters in contrasting geological conditions, Sochi river of the Black Sea coast of Russia. Vestn. Voronezhskogo gos. un-ta = Bulletin of the Voronezh State University. 2023;(3):47-56. https://doi.org/10.17308/geo/1609-0683/2023/3/47-56. (In Russ.).
19. Zakharikhina L., Kerimzade V., Litvinenko Y. Elemental Composition of Soils in the Heterogeneous Geological Setting of the Mzymta River Basin on the Russian Black Sea Coast. Environment and Ecology Research. 2023;11(2):225-239. Doi: 10.13189/eer.2023.110201. Available from: https://www.hrpub.org/down-load/20230330 /EER1-14029580.pdf [Accessed 11th March 2024].
20. Lyche Solheim A., Feld C., Birk S., Phillips G., Carvalho L., Morabito G. Comparison of common metrics for phytoplankton, macrophytes, macro-invertebrates and fish for ecological status assessment of European lakes: a synthesis from the WISER project Module 3. Hydrobiologia. 2013;704:57-74.
Информация об авторах
Т.Л. Горбунова - научный сотрудник.
Н.К. Гудкова - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник.
Н.И. Рубанова - кандидат экономических наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией
экономики природопользования и экологии.
Information about the authors
T.L. Gorbunova - Researcher.
N.K. Gudkova - Candidate of Science (Geology and Mineralogy), Senior Researcher.
N.I. Rubanova - Candidate of Science (Economics), Senior Researcher, Head of the Laboratory of Economics of Nature Management and Ecology.
Статья поступила в редакцию 13.05.2024; одобрена после рецензирования 21.06.2024; принята к публикации 16.10.2024. The article was submitted 13.05.2024; approved after reviewing 21.06.2024; accepted for publication 16.10.2024.
