Устойчивость водорослей-макрофитов прибрежных вод Камчатки к антропогенному загрязнению

В.А. Березовская - Камчатский государственный технический университет

В современных условиях морские экосистемы испытывают все возрастающее антропогенное воздействие, которое вызывает неблагоприятные экологические и социально-экономические последствия. Наибольшему загрязнению подвергаются продуктивные мелководные участки шельфа. Под его воздействием происходят изменение качества вод, структуры и состава сообществ, уменьшение видового разнообразия, ухудшение технологических характеристик промыслового сырья и т.д.

Среди гидробионтов мелководных районов шельфа особое место занимают водоросли-макрофиты. Они играют средообразующую и продукционную роль и участвуют в процессах самоочищения вод. Исследования российских и зарубежных ученых показали, что в верхней зоне шельфа умеренных широт основным продуцентом органического вещества являются не фитопланктон, как считалось ранее, а водоросли-макрофиты (Голиков А.Н., Скарлато О. А. Продукционные процессы в морских донных экосистемах // Структурно-функциональные исследования морского бентоса. М.: ИО АН СССР, 1988, с. 64-75; Возжинская В.Б., Бек ТА, Щербаков Ф.А. и др. Некоторые результаты исследования изменений состава органического вещества макрофитов литорали Белого моря // «Известия РАН». Сер. «Биол.», 1994, Na 6, с. 929-935). Поэтому их состояние влияет на последующие звенья трофической пирамиды и экологию мелководий (Хайлов К.М., Празукин А. В., За вал ко С. Д. и др. Морские макрофиты в градиенте бытового эвтрофирования // «Водные ресурсы», 1984, № 5, с. 88-103; Бурдин К.С., Золотухина Е.Ю. Тяжелые металлы в водных растениях (аккумуляция и токсичность). М.: Диалог МГУ, 1998, 202 с).

В связи со слабой урбанизацией Камчатского полуострова, омывающие его воды еще достаточно чистые. В то же время здесь, как и в других районах океана, появились места, испытывающие сильный антропогенный пресс. Самыми загрязненными среди них являются Авачинская губа, расположенная в центральной части побережья Авачинского залива (рисунок), на берегах которой сосредоточен основной промышленный потенциал Камчатской области. Особенно велико загрязнение нефтепродуктами и фенолами, содержание которых достигло максимума в конце 70-х годов. С этого времени и до начала 90-х годов концентрация нефтепродуктов и фенолов в воде составляла в среднем 0,40-0,70 мг/л (8-14 ПДК) и 0,010-0,020 мг/л (10-20 ПДК) соответственно. В 90-е годы концентрация нефтепродуктов уменьшилась в среднем до 0,17 мг/л (чуть более 3 ПДК), а фенолов - до 0,003-0,006 мг/л (3-6 ПДК).

На Восточном побережье Камчатки Авачинская губа не имеет равных себе бухт и заливов, где бы на такой относительно небольшой акватории наблюдалось столь большое разнообразие условий обитания. Альгофлора губы включает почти все виды водорослей Юго-Восточной Камчатки. Это позволило нам использовать этот район как полигон для проведения альгологических исследований.

За период исследований (1970 - 1999 гг.) флора Авачинской губы претерпела коренную деструктивную перестройку. Для определения скорости разрушения флористического комплекса были установлены изменения состава альгофлоры за периоды 1970 - 1991 и 1991 - 1999 гт. Сравнительному анализу подвергались списки видов, составленные на основе опубликованных данных (Klochkova N.G., Klochkova Т.A. Long-term Changes of Vegetational Communities and Benthic Algae flora in the Avacha Bay // In: Ecology of the Avacha Bay. Petropavlovsk-Kamchatsky, Tokyo, 1998, pp. 129-135; Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Макрофитобентос Авачинской губы и его антропогенная деструкция. Владивосток: Дальнаука, 2001, 208 с).

На основании исходных данных по устойчивости различных видов к загрязнению были проведен фитосапробный анализ флористического комплекса Авачинской губы и рассмотрена таксономическая структура всех выделенных нами сапробных групп водорослей: поли-, мезо-, олиго- и стеносапробных (табл. 1). Были оп­ределены соотношения неустойчивых (олиго- и стеносапробных) и устойчивых (поли- и мезосапробных) к загрязнению видов в каждом из отделов исходной флоры губы и их изменения при антропогенном воздействии.

Как видно из табл. 1, в поли-, мезо- и олигосапробную группы входят представители всех отделов. При этом большинство полисапробов представлено зелеными водорослями (55,3 %), а мезо-, олиго- и стеносапробные виды - красными (45,7; 56,3 и 81,8 % соответственно). Бурые водорос­ли присутствуют во всех сапробных группах, находясь по численности на втором месте после зеленых (полисапробные) или красных (мезо-, олиго- и стеносапробные) водорослей. Зеленые водоросли не встречаются только среди стеносапробных видов. Большинство устойчивых к загрязнению видов составляют зеленые водоросли (55,3 % поли- и 20 % мезосапробные), а неустойчивых - багрянки (81,8 % стено- и 56,3 % олигосапробные). Среди неустойчивых видов доля зеленых водорослей минимальна: 8,3 % олигосапробных, а стеносапробных нет совсем.

Полученные нами результаты не совпадают с данными А.А. Калугиной-Гутник (Макрофитобентос Черного моря. Киев: Наукова думка, 1975, 248 с), которая указывала, что бурые водоросли плохо переносят загрязнение. По ее данным, полученным для водорослей-макрофитов, произрастающих в Черном море, в полисапробную группу входят только зеленые и красные водоросли. Олиго- и мезосапробную группы составляют представители всех трех отделов, при этом последняя группа представлена в основном зелеными (49 %) и красными (39), а олигосапробная - красными (51) и бурыми (35 %) водорослями. Результаты наших исследований показы­вают, что бурые водоросли, произрастающие у берегов Камчатки, значительно более устойчивы к загрязнению, чем растущие в Черном море.

Внутри каждого из отделов соотношение между сапробными группами было различным. Большинство красных водорослей составляли олиго- и стеносапробные виды - 41,9 и 31,4 % соответственно. У бурых водорослей распределение видов по сапробным группам было более однородным, с небольшим превалированием олигосапробов. Подавляющее большинство зеленых водорослей являлись полисапробными видами (65,6 %). В целом в исходной флоре Авачинской губы преобладали неустойчивые виды (табл. 2); соотношение между ними и устойчивыми видами составляло 55,8 к 44,2 % (92 и 73 вида соответственно).

В каждом из отделов соотношения между этими группами различались. Среди Rhodophyta преобладали неустойчивые виды На их долю приходилось почти три четверти общего числа видов (73,3 %). В отделе Phaeophyta соотношение неустойчивых и устойчивых видов было почти одинаковым: доля первых составляла 53,2; вторых - 46,8 %. Интересно, что в целом при значительном преобладании красных водорослей над бурыми (86 против 47) число устойчивых видов в том и другом отделах было практически одинаковым - соответственно 23 и 22. В отделе Chlorophyta преобладали устойчивые (87,5 %) виды.

Казалось естественным, что при уве­личении загрязнения будут выпадать неустойчивые виды и только после того, как они почти полностью исчезнут, начнут исчезать устойчивые. Однако наши исследования показали, что это не совсем так. За 20-летний период в условиях сильного загрязнения из флоры Авачинской губы исчезли только шесть неустойчивых видов: четыре - красных и два - бурых водорослей. Соотношение между устойчивыми и неустойчивыми видами изменилось несущественно (1,4 %).

Значительное сокращение числа неустойчивых видов произошло в губе в 90-е годы. По сравнению с 1970 г. оно уменьшилось на 67,6 %, а по сравнению с 1991 г. - на 64,7 % (см. табл. 2). При этом из 103 сохранившихся в губе видов более трети (39) являлись неустойчивыми. Их доля продолжает оставаться достаточно высокой и составляет 37,9 %.

При этом число устойчивых видов за этот период несколько уменьшилось: по сравнению с 1970 г. - на девять (12,3 %). Полученные данные показывают, что, несмотря на сильное загрязнение губы, в течение длительного времени в ее флоре сохраняется достаточно большой процент неустойчивых видов. Это говорит о том, что флора крупной природной экосистемы не является простой совокупностью видов, а представляет собой целостные структуры с функционально сбалансированным составом и высокой устойчивостью к изменению качества среды. Она характеризуется стабильной таксономической структурой и определенным соотношением числа устойчивых и неустойчивых к загрязнению видов. Эти соотношения сохраняются длительное время даже при значительном сокращении видового разнообразия.