Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НИЖНЕВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА 10
1.1. Исторический очерк гидробиологических работ в бассейне Нижней Волги 10
1.2. Природные условия водоемов и водотоков дельты Волги 13
1.3. Природные черты биологических сообществ дельты Волги 21
ГЛАВА 2. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ НИЖНЕВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА 27
2.1. Качество воды донных экосистем и основные факторы воздействия 27
2.2. Классификация антропогенных воздействий и их экологических последствий 334
2.3. Гидрохимический режим дельты Волги 35
2.4. Загрязняющие вещества, характерные для водоемов дельты Волги 40
ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 48
3 Л. Методы сбора и обработка материала на исследуемых водотоках 48
3.2. Принципы изучения влияния абиотических и антропогенных факторов на структурные характеристики зообентоса , 51
3.3. Методы изучения влияния антропогенных факторов на зообентос 60
3.4. Методы оценки качества воды в условиях антропогенного загрязнения 60
ГЛАВА 4. ЭКОЛОГО ФАУНИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ 62
4,1. Особенности формирования зообентосных сообществ 62
4.2. Многолетняя динамика количественных показателей макрозообентоса 82
4.3. Многолетняя сезонная динамика зообентоса дельты Волги 92
ГЛАВА 5. ЗООБЕНТОС В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ ЭВТРОФИКАЦИИ И ТОКСИФИКАЦИИ 106
5.1. Эвтрофикация 106
5.2. Последствия эвтрофикации для зообентоса исследуемых водоемов 108
5.3. Влияние нефтяных углеводородов , , 120
5.4. Зообентос в условиях нефтяного загрязнения 125
5.5. Проблема экотоксикологии тяжелых металлов 126
5.6. Зообентос в зоне влияния тяжелых металлов 134
ГЛАВА 6. СТРУКТУРА ЗООБЕНТОСА ВОДОЕМОВ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ АНТРОПОГЕННЫХ ПРОЦЕССАХ 148
6.1. Видовая структура . 149
6.2. Трофическая структура 152
6.3. Пространственная структура 157
6.4. Размерная структура 160
6.5. Этологическая структура , 161
6.6. Основные направления формирования структуры сообществ при различных антропогенных процессах 165
ГЛАВА 7. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОД 169
7.1. Системы биологического контроля 169
7.2. Оценка качества воды дельты Волги по индикаторной значимости зообентосав структуре ценозов 181
7.3. Оценка качества воды по структуре донных сообществ 192
7.4. Оценка качества воды дельты Волги по гидрохимическим, гидробиологическим и токсикологическим показателям 195
ГЛАВА 8. Исследование зооперифитонных сообществ дельты Волги в
условиях антропогенного загрязнения 203
8.1. Зооперифитон высшей водной растительности дельты Волги 205
8.2. Биологическая индикация загрязнения по организмам зооперифитона 213
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 220
ВЫВОДЫ 224
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 227
ПРИЛОЖЕНИЕ 258
- Исторический очерк гидробиологических работ в бассейне Нижней Волги
- Качество воды донных экосистем и основные факторы воздействия
- Методы сбора и обработка материала на исследуемых водотоках
- Особенности формирования зообентосных сообществ
- Эвтрофикация
Введение к работе
Проблема загрязнения внутренних водоемов - одна из основных среди глобальных экологических проблем.
Дельта и Волго-Ахтубинская пойма, являясь важнейшими внутренними промысловыми водоемами, имеют большое научное и рекреационное значение как уникальное природное образование, не имеющее аналогов в мире по своим биопродукционным функциям и разнообразию генофонда. Эволюция водоемов дельты Волги и Волго-Ахтубинской поймы определяется естественными и антропогенными изменениями стока реки Волги и уровня Каспийского моря, а также хозяйственной деятельностью человека. Антропогенная трансформация пресноводных экосистем в настоящее время стала практически повсеместным явлением в регионах Поволжья. Она стала одной из определяющих для стабильного развития и экономики Астраханской области, где функционируют крупные предприятия нефтегазоперераба-тывающего, судостроительного, рыбообрабатывающего и лакокрасочного производств,
В последние годы происходит интенсивное освоение нефтегазовых и разработка нефтяных месторождений. Наибольшие объемы загрязненных вод, сбрасываемых в бассейн р. Волги, приходятся на крупные города (Москву, Ярославль, Нижний Новгород, Казань, Самару, Саратов, Волгоград, Астрахань) и связанные с ними промышленные агломерации. Причем как обеспечение водоснабжения, так и очистка сбрасываемых вод усложняется с продвижением вниз по основному руслу.
В силу экстремальных нагрузок на территорию констатируется деградация природных экосистем Волжского бассейна, снижение продуктивности рыбного хозяйства, ухудшение качества питьевого водоснабжения. Негативные изменения, отмеченные по всей изучаемой акватории дельты Волги, обнаружены также в отдаленных от источников загрязнения районах, где концентрация биогенных и загрязняющих веществ постепенно повышается.
В связи с этим особую значимость приобретает контроль качества воды в ее водотоках и возникает необходимость изучения биологических процессов, поскольку антропогенная нагрузка приводит к существенным перестройкам в биоценозах водоемов. В водной экосистеме особенности биоценоза определяют скорость и эффективность процессов самоочищения, условия формирования чистой воды. Особенности биоценоза в полной мере отражают особенности биотопа, на чем и основаны все методы гидробиологического анализа качества вод и донных отложений.
Системный подход, составляющий методологическую основу современной гидробиологии, предполагает изучение системы как множества взаимосвязанных элементов, образующих ее целостность, единство, каждая система определяется некоторой структурой и поведением (Розенберг, 2005). Одним из надежных показателей нарушений в экосистеме водоема является изменение в структуре сообществ.
Структура сообществ - понятие, отражающее различные стороны организации, применительно к биологическим сообществам чаще всего различают видовую, трофическую, размерную, пространственную и другие структуры (Алимов, 1982, 1989, 1994, 1995; Константинов, 1986; Абакумов, 1991). Ряд структурных показателей широко используется для оценки и типизации водных объектов (Андроникова, 1989; 1990; Зимбалевская, 1981; Слепухина, 1990).
Гидробионты имеют различную чувствительность и устойчивость к токсинам. Наиболее существенным системным показателем изменения пресноводных экосистем под воздействием антропогенных факторов являются сообщества зообентоса. В силу ограниченной лабильности зообентоса и относительной устойчивости их во временном аспекте они отражают загрязнение относительно длительного периода и интегральные условия, как в воде, так и в грунте (Абакумов, 1991). Надежность использования зообентоса в качестве индикатора степени загрязненности водных объектов обсуждалось в ._ работах многих ученых - А.Ф. Алимова (1979), В.А. Абакумова (1981),
Г.П. Андрушайтиса (1981) и др.
Зообентос является основой многих систем биологической индикации, но использование этих методов в режимном мониторинге водных объектов нашей страны столкнулось с трудностями, главным образом, регионального характера, В связи с этим актуальны исследования по уточнению методов гидробиологического анализа, определению наиболее обоснованных систем анализа, уточнению состава, структуры и индикаторного значения отдельных видов, животных в разных условиях и географических регионах.
Итак, мы видим, что для решения проблем регионального биологического мониторинга актуально изучение сообществ зообентоса дельты Волги - необходимый этап в разработке мероприятий по управлению процессами антропогенного загрязнения в водоемах дельты Волги.
Цель работы
Исходя из актуальности поднимаемой нами проблемы целью наших исследований стало выявление основных черт структурной организации сообществ зообентоса дельты Волги в условиях антропогенного стресса и разработка научно-методических основ биомониторинга поверхностных вод
Задачи исследования:
1. Провести качественный и количественный анализ донной фауны
Нижневолжского бассейна в исторически сложившихся условиях.
Изучить закономерности формирования таксономического состава, количественного развития и структурной организации донных сообществ в зависимости от вида и интенсивности антропогенного процесса.
Выявить специфику развития антропогенных процессов в водоемах дельты Волги и их последствий для зообентосных сообществ.
4. Оценить роль индикаторных видов зообентоса в функционировании *' речных экосистем, как показателей качества вод.
Определить особенности развития зооперифитонных организмов в современных условиях.
Оценить информативность структурных и других показателей донной фауны и показать возможность их использования для биологического контроля состояния водных экосистем.
Научная новизна и теоретическая значимость. Приоритетным направлением исследования является то, что нами впервые выделены структурные характеристики зообентоса водоемов дельты Волги (видовая, трофическая, этологическая и размерная структуры), показаны общие и специфические по характеру их изменения в зависимости от вида и интенсивности антропогенного процесса. Дано представление о лимитирующих факторах среды и проведен анализ их влияния на формирование структурной организации сообществ. Обобщены сведения о таксономическом составе и дан региональный фаунистический и экологический обзор зообентоса дельты Волги. Также выделены сезонные комплексы зообентоса, что позволило сформулировать схему его последовательного развития. Разработаны оригинальные экологические классификации донных беспозвоночных дельты Волги по способу их питания и составу пищи (трофическая структура) и образу жизни (этологическая структура). Расширен региональный список индикаторных организмов, для 25 видов зообентоса уточнены и для 30 видов определены значения сапробной валентности, индикаторного веса и сапробных индексов для водоемов дельты Волги. Впервые изучены особенности развития зооперифитонных организмов дельты Волги в условиях антропогенного воздействия. Разработаны научные основы и подходы экологической оценки качества воды. Представлена эколого-санитарная классификация качества вод для водоемов дельты Волги.
Практическое значение работы. Полученные данные могут быть использованы при создании научных основ мониторинга и для разработок, ори- .щ ентированных на экологическое нормирование и экологическое прогно- зирование последствий антропогенных воздействий на водные экосистемы Нижневолжского бассейна. Настоящие исследования могут быть положены в обоснование практических мероприятий по охране р. Волги от загрязнений. Предложена новая система известных стандартных методов биоиндикации, внедренная в практику при оценке качества воды дельты Волги. Результаты исследований и разработок по таксономическому распределению донных ценозов внедрены в лекционный спецкурс и в работу лабораторного практику-ма Астраханского государственного университета по специальности «Экология».
Положения, выносимые на защиту:
Состояние водных экосистем основных рукавов р. Волги в условиях антропогенного воздействия.
Система таксономического состава донных сообществ дельты Волги.
Особенности формирования структуры зообентоса в водоемах дельты Волги в зависимости от вида и интенсивности антропогенного процесса.
Принципы и методики оценки качества вод, основанные на раскрытии зависимостей между гидрохимическими, токсикологическими критериями качества вод и показателями зообентоса.
5. Научные основы экологической классификации сообществ зообен- тоса по способу питания и способу захвата, а также по образу жизни.
6. Особенности развития зооперифитонных организмов в современных условиях в дельте р. Волги.
Апробация работы. Материалы по результатам работы докладывались на Международном семинаре «Человек и биосфера» (Пущино, 1989), Всесоюз ном симпозиуме «Рациональное использование и охрана водных ресурсов от загрязнения» (Харьков, 1990), Международной конференции «Фундамен- '* тальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды» (Томск, 1995), на совещании IV Ассамблеи университетов прикаспийских государств (Махачкала, 1999), организационном совещании МОК ЮНЕСКО (Астрахань, 1999), XII Международной конференции «Проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002), Международной конференции «Химико-экологические проблемы Центрального региона России» (Орел, 2003), Международном конгрессе «Экватэк» (Москва, 2004), Всероссийской конференции «Аналитика России», (Москва, 2004), Ш Международной научной конференции «Россия и Восток» (Астрахань, 2005). Материалы диссертации ежегодно докладывались на отчетных сессиях и производственных совещаниях Каспийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства (1990-2001 гг.), а также на ежегодных научно-методических конференциях в Астраханском государственном университете (2002-2005 гг.).
Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и использованные в диссертации результаты, включают теоретическое обоснование проблем, выбор общего направления исследований, личное участие в выполнении экспериментов. Также автор непосредственно принимал участие в обобщении данных и формировании научно-методологической основы комплексной экологической оценки водных экосистем и внедрении их в практику.
По теме диссертации опубликовано 48 печатных работ, в том числе 1 монография, а также публикаций в виде статей, учебных пособий, научных материалов и тезисов докладов международных и российских конференций.
Объем и структура диссертации: работа изложена на 286 страницах компьютерного текста, содержит 35 рисунков, 39 таблиц. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений. щ ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
НИЖНЕВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА
1,1. Исторический очерк гидробиологических работ в бассейне реки Волги
Первые сведения о донной фауне дельты Волги и Северного Каспия были даны П.С. Палласом, приводящего в первой части своего «Путешест- * вия» (Паллас, 1773) описание нескольких видов найденных им ракообразных и моллюсков. В частности, Паллас впервые описывает дрейссену (под именем Mytilus polymorphus), которая тогда еще не была обнаружена за пределами Понто-Каспия, а в дальнейшем, как известно, широко распространилась по всей Европе. Незначительные дополнения к находкам П.С. Палласа были сделаны другими путешественниками: Гмелиным, Фальком, Георги, ЭЙх-вальдом в конце XVIII-XIX вв. (Волга и ее жизнь, 1978). Вплоть до середины '*' XIX в. сведения о жизни Волги сводятся к указаниям на нахождение в ней отдельных видов беспозвоночных. Мы можем считать это время (с 1770 по 50-е гг. XIX в.) первым периодом исследований - периодом поступления первоначальных сведений о жизни Волги.
В начале второй половины XIX в. появляются результаты исследований К.М. Бэра (1859, 1860), Н.Я. Данилевского по общей характеристике условий обитания рыб в низовьях Волги. В эти годы постепенно начинается и более подробное изучение фауны. В.П. Сабанеев (1880) и К.О. Милашевич (1881) исследуют видовой состав моллюсков. Таким образом, к концу XIX в. определяются особенности фауны дельты Волги. Состав некоторых групп животных, особенно моллюсков, становится уже более или менее известным, и с этого момента начинает формироваться представление о зоогеограф иче-ских особенностях фауны Волги, относящейся к Понто-Каспийскому региону (Мордухай-Болтовской, 1981).
С 1900 г. начинается третий период изучения Волги и ее жизни. В 1900 г в городе Саратове открывается Волжская биологическая станция. Она сыграла чрезвычайно важную роль в изучении гидробиологии реки. После ее организации станция приступила к всестороннему систематическому изучению гидрологического состояния Волги и ее животного мира. Впервые развертываются гидробиологические исследования, включающие изучение не только фауны и флоры, но и гидрохимических и гидрологических факторов, влияющих на них.
Уже в первые годы существования станции выходят крупные работы по фауне беспозвоночных. В 1903 г. В.П. Зыков публикует большую работу «Материалы по фауне Волги», содержащую сводку всех сведений, имевшихся к этому времени по данному вопросу.
Выясняется, что среди беспозвоночных, обитающих в Волге, прежде всего в Нижней, большое значение имеют каспийские виды, которые поднимаются вплоть до ее верхнего течения. Их находят также в крупных притоках, в частности в Каме (Скориков, 1904; Державин, 1912 и др.). Сотрудники Астраханской ихтиологической лаборатории (1904 г., Казанский, Киселевич, Эльдарова-Сергеева, Чугунов) ведут ихтиологические и гидробиологические исследования в дельте Волги.
Бентос дельты Волги впервые был исследован в 1918 г. Н.Л. Чугуно-вым(1923).
Работы Волжской биологической станции завершаются выходом в 1924 г. известной монографии ее заведующего А.Л. Беииига «К изучению придонной жизни р. Волги». Она содержит краткое описание Волги и ее гидролого-гидрохимического режима, подробный перечень найденных в Волге донных организмов - водных растений и животных (беспозвоночных) с данными по их распространению и экологии. В последней части работы дано описание донных биоценозов и общих условий обитания фауны в Волге.
Выходом этой книги завершается третий период исследований Волги, в течение которого она становится рекой, исследованной по всему течению от истоков до устья и изученной лучше большинства европейских рек. Книги А.Л. Бениига до последнего времени представляли единственную сводку по жизни Волги в целом, служившую до известной степени справочником.
В конце 1920-х - начале 1930-х гг. гидробиологические исследования Волги продолжаются, особенно в низовьях и дельте.
При подготовке проектов реконструкции Волги в 30-х гг. возникла необходимость новых исследований, имевших целью установить исходное состояние подлежащей реконструкции части реки, а затем разработать прогноз изменений, которые должны произойти после реконструкции. Развертывание этих работ можно считать переходом к четвертому периоду исследований. В условиях быстрого нарастания темпов научно-технического прогресса, по мере реконструкции Волги и образования новых водохранилищ, исследования всех сторон жизни реки усиливаются. Расширяются экологические работы в существующих научно-исследовательских учреждениях и создаются новые институты.
В начале 1940-х гг. появляется работа М.С. Идельсоыа (1941) по изучению зообентоса в ильменях дельты Волги. Также изучение бентоса дельты Волги проводились сотрудниками Астраханского заповедника: B.C. Ивлевым (1940), А.А. Косовой (1958). Сведения о географическом распространении понтокаспийских перакарид достаточно полно приведены в работах Я.А. Бирштейна (1940, 1945, 1963), В.Ф. Осадчих (1963), И.И. Дедю (1967). Известны работы по исследованиям моллюсков В.И. Жадина (1952), А.К. Са-енковой (1960), В.В. Пирогова (1968, 1972), Л.Н. Беловой (1968), личинок насекомых - М.С. Алексевниной (1973), СВ. Емелиной (1980), олигохетам -В.И. Кудрявцева, (1978). Четвертый период завершается выходом монографии «Волга и ее жизнь» (1978), подготовленной сотрудниками Института биологии внутренних вод АН СССР.
В последующий период исследования появляются работы В.И. Кудрявцева (1984), Ю.С. Чуйкова с соавт. (1993, 1996) и В.А. Фильчакова (1989, 1994, 1996) с изложением результатов их многолетних исследований по зоо- бентосу дельты Волги. Этому же вопросу были также посвящены работы А.Г. Тарасова (1989, 1993), Б.М. Насибулиной (1995; 2005), Е.С. Аракеловой и др. (2000).
1.2. Природные условия водоемов и водотоков дельты Волги
Волго-Ахтубинская пойма вместе с дельтой Волги - самостоятельная физико-географическая провинция, природные условия которой резко отличаются от таковых окружающей местности. Она расположена в полосе кон-тинентально-умеренного климата (Физико-географическое районирование СССР, 1968). Волго-Ахтубинская пойма и дельта Волги в различных направлениях пересекаются водотоками, общее количество достигает 279. Их суммарная длина составляет свыше 4800 км. Современная дельта Волги формировалась в течение минувшего тысячелетия в условиях существенных коле-баний Каспийского моря. Сложно разветвленная, веерообразной формы дельта Волги являет собой уникальный географический объект, обладающий огромными природными ресурсами. Она занимает площадь около 19 тыс. км и состоит из ряда сросшихся конусов выноса крупных систем дельтовых водотоков, основными из которых являются система Бузана (восточная часть дельты), питающаяся водами р. Волги в вершине дельты и р. Ахтубы, и системы западной части дельты: реки Бахтемир, Старая Волга, Камызяк, Болда. От вершины дельты у села Верхнелебяжьего до морского края сток реки значительно рассредоточивается и перераспределяется между основными дельтовыми.
Формирование дельты Волги происходило в процессе длительного взаимодействия Каспийского моря и Северного Прикаспия, испытавшего влияние оледенения Русской платформы. В настоящее время она является одной из крупнейших дельт мира и занимает в Прикаспийской низменности свыше 24 тыс. км (Горбунов, 1971). Протяженность ее с севера на юг составляет 120 км, вдоль морского края дельты - 200 км. Границы современной дельты принято проводить на западе по р. Бахтемир, на востоке по рекам Бу-зан и Сумнице (Байдин и др., 1956). Ниже ответвления Бузана происходит дальнейшее дробление Волги путем отделения от нее крупных и мелких рукавов. В 90 км от моря Волга делится на два больших рукава - Бахтемир и Старую Волгу. Каждый из рукавов, в свою очередь, по мере приближения к морю распадается на множество больших и малых протоков, образуя сложную, сильно разветвленную дельтовую систему. Волга впадает в море через 1000 рукавов, протоков, ериков. Из речных объектов дельты принято выделять рукава, протоки, ерики, банки.
Рукава - крупные водотоки, отделяющиеся непосредственно от Волги. Каждый рукав имеет свою гидрографическую сеть.
Протоки - водные артерии, образующиеся в результате дробления рукавов.
Ерики - мелководные протоки шириной до 3 м.
Банки - выходящие в море участки крупного протока, имеющие на общем мелководье взморья продолжение русла, выработанного речным течением. Все банки имеют небольшую глубину - до 2 м, поэтому некоторые из них искусственно углубляются.
В верхней части дельты р. Волга делится на ряд крупных рукавов, разбиваясь на несколько речных систем: Бахтемир, Бузан, Камызяк, Старая Волга, Большая Болда, Рыча. Эти системы неравнозначны. Главными из них считают системы Бузана, Старой Волги и Бахтемира (Байдин, 1986).
Система Бузана. На долю системы Бузана, занимающей восточное положение в дельте, приходится в настоящее время (в зависимости от водности реки) около 33-38 % стока Волги (Полонский и др., 1992). За последние 30 лет эта доля намного увеличилась: в среднем с 32 до 35 %, что могло стимулироваться влиянием вододелителя, который даже в нерабочем состоянии создает подпор выше по течению и увеличивает поступление волжских вод в исток Бузана. По площади и количеству водотоков русловая система Бузана -самая крупная в дельте.
Система Старой Волги. На долю этой системы в настоящее время приходится 11-11,5 % стока Волги. За 30 лет доля стока системы уменьшилась на 0,2-1,0 % (Полонский и др., 1992).
На систему Бахтемира приходится все возрастающая доля стока: за 30 лет она увеличилась с 20-27 % до 25-40 % (Полонский и др., 1992).
Система Болды. На ее долю приходится 5-7 % стока Волги, причем эта доля в течение последних 30 лет уменьшилась на 0,1-0,5 %. Система Болды - вторая по площади и количеству водотоков среди речных систем дельты Волги.
Система Камызяка (Кизани). Доля данной системы в стоке Волги -15-17 % при увеличении за 30 лет на 0,3-0,7 %.
Практически во всех системах основных дельтовых рукавов (Бахтемира, Старой Волги, Камызяка, Болды, Бузана) прослеживается четкая тенденция сосредоточения стока по магистральным направлениям, подводящим его к естественным водотокам - коллекторам (банкам). Сосредоточение стока в банках усилено тем, что последние связаны с судоходными и крупными рыбоходными каналами, прорезающими отмелую зону взморья. Особенно сильно сток сконцентрирован вплоть до морского края дельты (МКД) в Главном банке (система Бахтемира), где в Волго-Каспийский канал (ВКК) поступает от 95 до 85 % стока Бахтемира в межень и при больших расходах в половодье, соответственно (Малютин и др., 1990).
Рукав Бахтемир обводняет западную часть дельты Волги, Бузан - восточную. Оба рукава являются судоходными. Бахтемир затем переходит в Волго-Каспийский судоходный канал, по которому осуществляется навигация с мая по ноябрь включительно, а мягкие зимы - с апреля по декабрь. Исследователи отмечают активное развитие Бахтемира, сосредоточение стока в магистральном рукаве системы, который продолжается на взморье углубляемым ВКК, и отмирание многочисленных боковых ответвлений. В настоящее время четко проявился процесс сосредоточения стока в наиболее крупных рукавах, как правило, имеющих продолжение на устьевом взморье в виде ис- кусственно углубляемых судоходных (ВКК, Белинский) или рыбоходных (Бардынинский, Гандуринский, Карайский и др.) каналов (Полонский, 1995).
Наибольшая глубина р. Волги 35 м. Из рукавов наибольшую глубину имеет Бахтемир (20 м). Глубина на остальных рукавах составляет примерно 6 -10 м в истоках, постепенно уменьшаются к морю до 1 м и менее (Чуйков и ДР. 1996).
Вершина дельты начинается примерно в 50 км севернее г. Астрахани, где от р. Волги отходит второй по величине рукав - Бузан, Длина дельты от вершины до морского края 150-180 км. В соответствии с современными морфометрическими особенностями дельты, для нее характерно деление на зоны: верхнюю, среднюю, нижнюю и приморскую (Катунин, 1971).
Верхняя зона (примерно 60 км вдоль течения) с нижней границей по линии Астрахань - Красный Яр наиболее древняя и характеризуется относительно простой структурой русловой сети. Она является переходной между Ахтубинской поймой и дельтой.
В средней зоне большое количество бугров Бэра, вследствие чего наблюдается сложное строение сети протоков и имеется много ильменей. Это обычно овальные ильмени, имеющие слабовогнутое дно и невысокие крутые берега. По мере роста дельты, нижняя граница средней зоны перемещается вниз по течению, где происходит постепенное отмирание протоков и объединение островов в более крупные. Средняя зона располагается примерно до линии Оля - Каралат - Зеленга - Калинино - Котяевка, приуроченной к свалу глубин на МКД, и характеризуется разветвленной сетью хорошо развитых основных водотоков, связанных между собой отмирающими боковыми протоками.
Нижняя зона (ширина 20-40 км) простирается на юг до современного МКД со средними отметками -26 м абс. Для нее характерны сильная раздробленность русловой сети, чередование участков разветвления и слияния водотоков, активное перераспределение стока между ними. Непосредственно к этой зоне примыкает современный МКД, на котором идут процессы усть- евого изменения, барообразования и дробления водотоков. Далее вплоть до бровки реликтового МКД (современный морской бар) с отметками дна -28...-29 м абс. простирается полузатопленные части конуса выноса Волги, где реликтовые формы рельефа сочетаются с современными. Эта часть играет в современных условиях роль отмелого устьевого взморья.
Нижняя зона дельты отличается интенсивным ветвлением протоков, выходящих в култучную зону более чем 300 устьями. Преобладают протоки глубиной 1-4 м. Именно в этой зоне образуются первые аллювиальные дельтовые острова и ильмени (Белевич, 1963).
Култучная зона - это переходная полоса от надводной дельты к подводной. Она начинается ниже устьев дельтовых протоков. Это наиболее динамичная полоса дельты. Здесь наиболее интенсивно аккумулируются волжские наносы: здесь образуются первые аллювиальные дельтовые острова и зарождаются будущие дельтовые протоки и ильмени. Большая часть култучной зоны занята хорошо проточными банчинами и слабо проточными култу-ками, В половодье глубина култуков достигает 1,3 м, а в межень они сильно мелеют.
Илистое. дно образуется за счет полуразложившейся растительности, которая, переслаиваясь с грунтом, долгое время поддерживает осадок в рыхлом, неуплотненном состоянии.
Авандельта - обширное мелководное пространство, расположенное вдоль култучной зоны и отделяющей ее от моря. Ширина авандельты Волги достигает 50-60 км, глубина увеличивается от 0,5 до 2 м у морского свала.
Островная зона авандельты шириной 20^0 км характеризуется большим числом крупных низменных островов. По характеру наносов эти острова генетически не связаны с дельтой и носят название морских, так как возникли в результате падения уровня Каспийского моря. Дно межостровных пространств выстлано алевритом, местами заиленным, иногда с включением раковин солоновато-водных и пресноводных моллюсков. Мощный растительный покров предохраняет грунты от разрушающего воздействия морских нагонных ветров. Большое влияние на грунты оказывают зимние попуски воды системой волжских водохранилищ, что отрицательно сказывается на развитии пелофильной фауны.
Зона собственно авандельты расположена между островной зоной и двухметровой изобатой. Глубина составляет в основном 1-2 м, рельеф дна сглаженный, с небольшими повышениями и неглубокими понижениями. В пределах этой зоны выделяют такие формы рельефа, как бороздины, ямы, осередки, приостровные мелководья, косы и пр. Межостровное пространство выстлано, в основном, алевритом, местами илистым, мелким песком с включениями раковин и их обломков пресно- и солоноватоводных моллюсков. Современные наносы, мощность которых варьирует от 1,5 до нескольких десятков сантиметров, подстилаются преимущественно алевритовыми и песчаными грунтами с прослойками илистых отложений, включающих раковины (Живогляд, 1984). Границы перечисленных зон нижнего края дельты существенно изменяются в зависимости от колебаний горизонта. При быстром понижении уровня расширяется култучная зона, и образуются новые острова. При значительном повышении уровня култучная зона и острова сокращаются. За 2-метровой изобатой начинается мелководная зона моря, именуемая зоной морского подхода к дельте (Белевич, 1963).
В период весеннего половодья протоки, ерики и ильмени на значительной территории дельты соединяются в одно сплошное водное пространство. На заливаемой в этот период части суши образуются полой. Кроме ежегодных весенних разливов, суша дельты заливается и при нагонных ветрах с моря (моряна). В настоящее время это явление имеет место только в приморской части дельты на расстоянии 10-20 км от ее морского края.
Грунты протоков мягкие, чаще всего песчано-илистые, в центральной части - жесткие, с большим количеством раковин пресноводных моллюсков.
В вершине дельты многолетний средний сток р. Волги составляет около 250 км. При этом за инструментальный период наблюдений (с 1881 г.) максимум его составил 391 км (1926 г.), минимум - 161км (1937 г.) (Чуйков и др., 1996).
Основная часть речного стока проходит в период половодья (конец апреля - конец июня). До строительства плотин на р. Волге доля весеннего половодья составляла около 60 % годового стока, в современных условиях она снизилась в среднем на 1/3. Высота подъема полых вод у г. Астрахани снизилась в среднем с 292 до 255 см (относительно астраханского водопоста).
В последнее десятилетие гидрологический режим дельты Волги под воздействием климатических факторов изменился. Увеличилась средняя годовая водность реки, в том числе и в период половодья. Высота подъема половодных уровней у г. Астрахани, как и в других пунктах дельты, также увеличилась (Катунин, Хрипунов и др. 1993). Зарегулирование волжского стока - главная причина снижения запасов ценных видов рыб. Создание каскада волжских водохранилищ не только не обеспечило компенсацию потерь, вызванных снижением рыбопродуктивности Волго-Каспия, а наоборот, явилось одной из важнейших причин этого процесса (Бердичевский и др., 1975). Распределение стока воды по сезонам и месяцам в настоящее время зависит в основном от режима попусков Волгоградской и Саратовской ГЭС и работы вододелителя в дельте (Байдин, 1986).
Регулирование волжского стока в результате гидростроительства привело не только к сокращению объема весеннего половодья, но и к увеличению зимних расходов воды. Повышенное поступление воды зимой способствует образованию заторов и затоплению зимой отдельных районов Волго-Ахтубинской поймы и дельты, особенно в нижней ее пониженной зоне. Соответственно, в водохранилищах Волжско-Камского каскада оседает значительная часть наносов, что ведет к уменьшению их поступления в дельту Волги. Сток взвешенных наносов сократился примерно в 2 раза - с 13 до 6 млн т (Чуйков и др., 1996), по другим оценкам - с 14 до 7 млн т (Михайлов и др., 1996). Вследствие этого русловые процессы в нижней зоне дельты в большей степени определялись за счет понижения уровня моря (до 1978 г.).
По мере снижения уровня моря влияние морских факторов уменьшилось и, начиная с 1950-х гг., когда отметки уровня Каспия были ниже отметок дна отмелой зоны, море практически перестало влиять на эти процессы. Между дельтой и морем сформировалась буферная зона со специфическими особенностями гидролого-морфологических процессов, в которой большую роль стала играть водная растительность. Отмелая зона взморья (с глубиной 0,5— 1,0 м) превратилась фактически в затопленный водослив. В период подъема уровня Каспия (с 1977 г. на 2,0 м) воздействие морских факторов на процессы в отмелой зоне вновь усилилось. Глубина здесь увеличилась до 1,5 м (Горбунов, 1965; Мартынова 1993). С 1978 г. начались процессы эрозии дельты, вызванные повышением уровня моря. В результате многие острова оказались затопленными, происходит размыв дельтовых кос. К 1995 г. общее повышение уровня моря составило около 2,5 м, буферная зона, существовавшая между дельтой и морем в период низкого стояния уровня, исчезла. В низовьях дельты гидрологический режим все более приобретает сейчас «морской» характер (Полонский, 1995; Чуйков и др., 1996). Во время сильных морян нагонная волна все чаще проникает глубоко в дельту. В последующие годы процессы регрессии дельты Волги, связанные с продолжительным подъемом уровня Каспия, будут нарастать (Полонский, 1995). По данным Д.Н. Катунина (2002), гидрологический год характеризовался несколько повышенным суммарным стоком и уровнями воды, в сравнении с многолетними средними значениями. Так, годовой сток превысил среднюю величину зарегулированного периода водности на 2,5 км3 и составил 250,1 км3. Средний годовой уровень воды по водопосту г. Астрахани составил 350 см, что на 13 см выше средней многолетней нормы. Существование водных экосистем в целом неразрывно связаны с исторически сложившейся гидрологической структурой водоемов. Поскольку, любое значительное изменение структуры водных масс, неминуемо приводит к существенным изменениям условий в среде обитания водных организмов (Безносов, 2000).
1.3, Природные черты биологических сообществ дельты Волги
Начиная со второй половины XX в. р. Волга подвергается сильнейшим антропогенным воздействиям, изменяющим многие стороны ее биологии, в том числе распространение и состав флоры и фауны. Характеристика флоры и фауны р. Волги в прошлом в общих чертах была дана еще А.А. Бенингом (1924, 1936) и дополнена позднее другими авторами (Чугунов, 1932; Голь-дентрахт, 1932; Книпович, 1933, 1934; Монастырский, 1935; Световидов, 1935; Жадин, 1940; Мордухай-Болтовской, I960). Согласно этим авторам, процесс формирования современной каспийской фауны начался, по всей видимости, после того, как через Волгу прошли массы вод от таяния ледников последнего плейстоценового оледенения (вюрмского в Альпах, вислинского в Северной и Центральной Европе, валдайского на Восточно-Европейской равнине), вызвавшие критический режим скоростей и наносов в реке (эрозионную бурю) и Хвалынскую трансгрессию Каспия, По мнению некоторых геологов, это происходило 10-13 тыс. лет тому назад (Хартланд, и др., 1985; Сергин, 1993).
Фитопланктон - начальное звено трофических связей - один из важнейших элементов, участвующих в формировании качества вод. Ему принадлежит ведущая роль в индикации изменения качества воды в результате эв-трофирования водоема. При эвтрофировании водоема и соответствующем ухудшении качества воды сукцессия видового состава особенно отчетливо проявляется в сообществе фитопланктона. В водоемах дельты Волги по количественным показателям доминирует комплекс диатомовых- 155 видов (61,5 %), зеленых - 51 вид (20,4 %), сине-зеленых - 27 видов (10,7 %), остальные 4 отдела - эвгленовых, динофитовых, золотистых и харовых - объединяют 19 видов (7,4 %). Рост численности водорослей из числа диатомовых Stephanodiscus rotula, Cyclotella menengchiniana, Synedra ulna, Nitzschia acicularis указывает на эвтрофикацию водоемов дельты Волги (Курочкина, 2003).
При контроле качества вод озер и водохранилищ в роли биоиндикатора особенно часто используется зоопланктон, где ему в ряде случаев придается решающее значение, например, при биоиндикации качества воды средних слоев пелагиали, откуда производится водозабор для водоснабжения крупных населенных пунктов. Роль зоопланктона в круговороте веществ особенно велика в малопроточных водоемах. Зоопланктон представлен коловратками, ветвистоусыми, веслоногими ракообразными, из них значительную роль играют коловратки: Brachionus calyciflorus, Br. angularis, Br. diversicornis, Keratella quadrata, K. cochlearis; из ветвистоусых ракообразных: Bosmina longirostris, В. crassicornis, Daphnia hyalina; копепод: Calanipeda aquae-dulsis, Eurytemora, Cyclops strenuus. В фауне зоопланктонных организмов возрастает роль мелких форм - тонких фильтраторов (Bosmina longirostris), при этом исчезают крупные ветвистоусые (грубые фильтраторы): Bythohrephes, Sida и каланоиды, что отражается на биофильтрационной активности зоопланктона. По уровню развития и продуктивности зоопланктон дельты Волги характерен для водоемов, переходящих от мезо- к эвтрофии (Эколого-токсикологическая..., 2001).
Зообентос является одним из важнейших компонентов водной экосистемы, структурно и функционально связанным с другими. Донные беспозвоночные играют существенную роль в биологических процессах и служат прекрасными индикаторами состояния водоемов дельты Волги. Сообщества зообентоса являются мониторами протекающей над ними воды, поскольку они достаточно стабильно связаны с определенными биотопами в течение длительных отрезков времени, а концентрация загрязнений в наибольшей степени имеет место в придонных слоях воды. Макрозообентос является основой многих систем биоиндикации (Washington, 1984).
Наиболее широко распространенным донным сообществом дельты Волги является биоценоз песчано-илистого грунта, в котором нередко большая часть организмов представлена каспийской фауной. Каспийская фауна низовьев Волги состоит почти полиостью из реофилов. Это придает данному региону особое «зоогеографическое лицо», сближающее ее с другими реками Понтокаспийского бассейна и резко отличающее от рек других бассейнов.
Фауна водотоков дельты Волги и Северного Каспия характеризуется взаимным проникновением пресноводных палеарктических видов в солоноватые воды и каспийской фауны - в пресные. К первой группе относятся олигохеты, насекомые, некоторые двустворчатые и брюхоногие моллюски. Ко второй - главным образом ракообразные и сидячие полихеты, а также двустворчатые и брюхоногие моллюски. В составе бентофауны района исследований отмечаются также немногие фаунистические элементы из других зоогеографических районов - арктические, дунайско-донские.
В исследуемых водоемах высшие ракообразные представлены отрядами Amphipoda, Cumacea, Mysidacea, Isopoda. Сведения о географическом распространении понтокаспийских перакарид достаточно полно приведены в работах Я.А. Бирштейна (1940, 1945, 1963), В.Ф. Осадчих (1963), И.И. Дедю (1967).
Наиболее богатым по числу видов является отряд Amphipoda, включающий 2 семейства, 10 родов и насчитывающий в своем составе 32 вида, где основную часть составляют гаммариды. Из гаммарид доминируют виды из родов Niphargoides, Dikerogammarus. Нифаргоиды встречаются на всех видах грунта, но предпочитают средний песок с примесью гальки и ракушечника. Они всеядны, но в пище преобладают частицы животного происхождения. Дикерогаммарусы являются представителями фитофильного комплекса. Ко-рофииды представлены 4 видами. Из них наиболее массовым является Corophium curvispinum, предпочитающий илисто-песчаный грунт. Экология и их количественное распределение изучены В.Ф. Осадчих (1971), Н.Н. Романовой (1960).
В пробах зообентоса постоянно регистрируются кумовые раки, но их численность и видовое разнообразие невелики. Наиболее обычны Pterocuma pectinata, P. sowinskyi, обитающие на илисто-песчаных грунтах. В то же вре- мя при интенсивном зарастании, слабой проточности и заиления дна они не имеют широкого распространения,
Мизиды являются оксифильной группой, их скопления приурочено к хорошо проточным и аэрированным участкам водоемов, из них наибольшее распространение получили Paramysis baeri. На участках, заросших макрофитами, отмечены Р, lacustris. В районе исследования они представлены одним семейством, 3 родами и 6 видами.
Представитель равноногих раков - Asellus aquaticus, обитающий в сильно эвтрофированных водоемах, встречается в изучаемых водотоках редко.
Одно из ведущих мест в донной фауне изучаемых водотоков занимают малощетинковые черви (олигохеты). Среди них В.И. Кудрявцевым (1978) было определено 39 форм. К массовым видам наидид следует отнести Stylaria lacustris, из семейства тубифицид - Tubifex tubifex, Limnodrilus hoffmeisteri, L. claparedeanus. Олигохеты входят в состав всех донных комплексов, но особенно они многочисленны на илистых грунтах.
Класс многощетинковых червей (полихет) представлен 2 видами: Hypania invalida и Hypaniola kowalewskii, обитающие на различных грунтах: от заиленных в различной степени песков до илов. Н. invalida - обычный вид песчано-илистого грунта водоемов, распространен локально, а Н. kowalewskii встречается крайне редко.
Представители класса пиявок попадают в пробы эпизодически и не играют существенной роли в формировании донной фауны.
Насекомые составляют значительную часть населения исследуемых водоемов. Всего в составе энтомофауны отмечено 112 видов, принадлежащих к 7 отрядам (Емелина, 1980). Нами отмечены представители ручейников, поденок, стрекоз. Жесткокрылые, полужесткокрылые, мошки, мокрецы встречаются эпизодически и не играют существенной роли в образовании донных сообществ.
Основная роль в формировании донной фауны принадлежит моллюскам. Из двустворчатых наиболее распространены униониды, пизидииды. Dreissena polymorpha обитает в протоках, где в качестве субстрата использует стволы деревьев, стебли тростника и раковины других моллюсков. В настоящее время данный вид является руководящим в ряде донных биоценозов. Мелкие виды двустворок представлены родами Sphaeriastrum, Pisidium, Euglesa, Amesoda. Численность этой группы в условиях повышения уровня Каспия уменьшается.
Из брюхоногих моллюсков наиболее многочисленна живородка Viviparus viviparus, обладающая широкой экологической валентностью. Lithogliphus naticoides, самовселенец из бассейна р. Дон, впервые обнаружен в 1970-е гг. и в настоящее время является ведущим по численности. На водных растениях встречаются Lymnea auricularia, Physa fontinalis и другие легочные моллюски.
Природно-климатические условия Нижней Волги определяют современный облик фауны и гидробиологический режим водоемов. Характерная черта флоры и фауны водоемов низовьев дельты - значительная степень общности видового состава, как следствие условий, складывающихся на протяжении периода формирования дельты. Морфологические особенности, ветровая и волновая активность, тип доминирующего субстрата, степень развития растительности имеют большое значение для донных организмов. Значительное заиление и зарастание водоемов предопределили развитие преимущественно пелофильных и фитофильных форм. Сокращение роли аборигенных видов и, напротив, расселение эврибионтных видов связаны с антропогенными факторами (регулирование стока Волго-Камским каскадом ГЭС, акклиматизация, интродукция, рост трофности, изменение солевого состава, рост минерализации воды и концентрации загрязняющих веществ). Из современной пресноводной флоры и фауны можно выделить доминирующий комплекс: диатомовые водоросли - коловратки - олигохеты, свидетельствующий об эвтрофикации водоемов Нижней Волги. Устойчивость биологи- ческих сообществ обусловливается эврибионтностью входящих в их состав организмов, их индивидуальной резистентностью, способностью адаптироваться к меняющимся условиям среды обитания.
Выводы
В последние десятилетия под воздействием климатических факторов произошло изменение гидрологического режима дельты Волги. Увеличилась средняя годовая водность реки, в том числе и в период половодья. Создание каскада волжских водохранилищ не только не обеспечило компенсацию потерь, вызванных снижением рыбопродуктивности Волго-Каспия, а наоборот, явилось одной из важнейших причин этого процесса.
Сокращение роли аборигенных видов и, напротив, расселение эври-бионтных видов связаны с антропогенными факторами (регулирование стока Волго-Камским каскадом ГЭС, акклиматизация, интродукция, рост трофно-сти, изменение солевого состава, рост минерализации воды и концентрации загрязняющих веществ).
Характерная черта флоры и фауны водоемов низовьев дельты - значительная степень общности видового состава, как следствие условий, складывающихся на протяжении периода формирования дельты.
Из современной пресноводной флоры и фауны можно выделить доминирующий комплекс: диатомовые водоросли - коловратки - олигохеты.
Исторический очерк гидробиологических работ в бассейне Нижней Волги
Первые сведения о донной фауне дельты Волги и Северного Каспия были даны П.С. Палласом, приводящего в первой части своего «Путешест вия» (Паллас, 1773) описание нескольких видов найденных им ракообразных и моллюсков. В частности, Паллас впервые описывает дрейссену (под именем Mytilus polymorphus), которая тогда еще не была обнаружена за пределами Понто-Каспия, а в дальнейшем, как известно, широко распространилась по всей Европе. Незначительные дополнения к находкам П.С. Палласа были сделаны другими путешественниками: Гмелиным, Фальком, Георги, ЭЙх-вальдом в конце XVIII-XIX вв. (Волга и ее жизнь, 1978). Вплоть до середины
XIX в. сведения о жизни Волги сводятся к указаниям на нахождение в ней отдельных видов беспозвоночных. Мы можем считать это время (с 1770 по 50-е гг. XIX в.) первым периодом исследований - периодом поступления первоначальных сведений о жизни Волги.
В начале второй половины XIX в. появляются результаты исследований К.М. Бэра (1859, 1860), Н.Я. Данилевского по общей характеристике условий обитания рыб в низовьях Волги. В эти годы постепенно начинается и более подробное изучение фауны. В.П. Сабанеев (1880) и К.О. Милашевич (1881) исследуют видовой состав моллюсков. Таким образом, к концу XIX в. определяются особенности фауны дельты Волги. Состав некоторых групп животных, особенно моллюсков, становится уже более или менее известным, и с этого момента начинает формироваться представление о зоогеограф иче-ских особенностях фауны Волги, относящейся к Понто-Каспийскому региону (Мордухай-Болтовской, 1981). С 1900 г. начинается третий период изучения Волги и ее жизни. В 1900 г в городе Саратове открывается Волжская биологическая станция. Она сыграла чрезвычайно важную роль в изучении гидробиологии реки. После ее организации станция приступила к всестороннему систематическому изучению гидрологического состояния Волги и ее животного мира. Впервые развертываются гидробиологические исследования, включающие изучение не только фауны и флоры, но и гидрохимических и гидрологических факторов, влияющих на них.
Качество воды донных экосистем и основные факторы воздействия
Одной из основных проблем, которые ставит перед человечеством научно-технический прогресс, является проблема чистой воды, так как поверхностные воды оказались наиболее чувствительным звеном природной среды.
Россия - одна из богатейших в мире стран по водным ресурсам. Из многолетних наблюдений: среднегодовой суммарный сток рек Российской Федерации составляет 4270 км , в том числе с сопредельных территорий в Россию поступает 230 км3. На бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов приходится 90 % общего годового объема речного стока. Российская Федерация в целом богата ресурсами пресной воды - в расчете на одного жи-теля ее приходится 28500 м /год. Однако распределение речного стока неравномерно и не соответствует численности населения и размещению промышленных предприятий. Так, 87 % запасов воды сосредоточено в малонаселенных районах Дальнего Востока, Сибири, Крайнего Севера, а 12—25 % речного стока загрязнены неочищенными сточными водами (Протасов, 2000). Общая относительно благополучная ситуация с водными ресурсами объясняется в основном наступленим повышенной фазы водности на многих реках Российской Федерации и поэтому не дает никаких оснований принижать серьезность водной проблемы.
На протяжении последних 10-15 лет под влиянием хозяйственной деятельности идет прогрессирующее снижение водных ресурсов южных рек. К настоящему времени уменьшение ежегодного стока крупных южньтх рек России под влиянием антропогенных факторов в среднем составляет от 10 (р. Волга) до 25-40 % (реки Дон, Кубань, Сулак и Терек) (Гончаренко, Борав-ский, 2004). Бассейн р. Волга уникален. Волга берет начало на Валдайской возвышенности, на высоте 228 м над уровнем Мирового океана. Она несет свои воды на протяжении 3530 км в Арало-Каспийскую впадину, где изливает их в Каспийское море (уровень 26 м ниже уровня океана), имея средний расход воды 7710 м /с и обеспечивая 80 % всего стока воды в Каспийское море.
Техногенное воздействие на природную среду водосборного бассейна превратило р. Волгу в главный коллектор сточных вод России. Ежегодно в Волгу поступает 2,5 км3 неочищенных и 7 км3 недостаточно очищенных сточных вод. Среднегодовая токсическая нагрузка на экосистемы Волги и ее притоков в 5 раз превосходит среднегодовую токсическую нагрузку на водные экосистемы других регионов России (Большая Волга, 1994).
Методы сбора и обработка материала на исследуемых водотоках
Сбор материала для фаунистических исследований (зообентоса и зоо-перифитона) был произведен в период научно-исследовательских рейсов КаспНИРХа в 1989-2002 гг. на основных рукавах дельты Волги в районах: по Главному каналу (Бирючья коса, Огневка), Гандуринскому, Кировскому и Белинскому каналам, а также в районе Волго-Ахтубинской поймы на реках Бузане и Ахтубе (рис. 3.1.1). Пробы отбирались в весенне-осенний период в течение ряда лет (1988- 2002 гг.). Сбор и обработка материала проводилась по методикам, принятым в системе Госкомгидромета (Руководство по методам гидробиологического анализа..., 1983,1992).
Для изучения видового состава и количественного развития зообентоса на станциях дночерпателем Петерсена (площадь захвата 1/50 м1) отбирались по 3 количественные пробы, промывались через газ № 23 и помещались в склянку с 4 %-м раствором формалина.
При взятии проб зооперифитоиа удалялась надводная часть стеблей и листьев прибрежно-водных растений (тростника, камыша, рогоза), подводная их часть заключалась в сеть из мельничного газа № 68 и срезалась ножницами на глубине 40-60 см. Содержимое сети переносились в склянки с 4 % -м раствором формалина (сеть дополнительно промывалась водой, чтобы собрать животных с поверхности).
Растения с плавающими листьями (рдест плавающий, кувшинка) и погруженные (роголистник темно-зеленый, рдест курчавый и уруть) собирались сачком и помещались в склянки и фиксировались 4 %-м раствором формалина.
Особенности формирования зообентосных сообществ
Возрастающее антропогенное воздействие на окружающую среду выдвигает ряд проблем, связанных с установлением характера и масштабов действия загрязняющих веществ на водные экосистемы и научным анализом последствий этого воздействия на их функционирование. Как известно, поверхностные воды суши являются наиболее консервативным элементом биосферы. Содержание химических элементов в водах изучаемых районов обусловлено геохимическим фоном и влиянием антропогенных источников, проявляющимся в глобальном или региональном транспорте загрязняющих веществ по цепочке атмосфера - почва - поверхностные воды. Достаточно мощным источником поступления загрязняющих веществ в водоемы является воздушный. Для решения этих задач необходима оперативная и объективная информация о состоянии водных экосистем. Такую информацию может дать биомониторинг, основанный на оценке отклика биоты на воздействие токсикантов.
В изучении вопросов формирования качества природных вод и биологической продуктивности водоемов важное место занимают фаунистнческие показатели. Изучение зообентоса в водоемах дельты Волги было начато в начале XVIII в. Имеющиеся эколого-фаунистические работы о количественном распределении зообентоса в водоемах дельты Волги многочисленны, но чаще всего они затрагивают отдельные систематические группы (Белова, 1968; Пирогов, 1972; Тарасов и др., 1989; Фильчаков, 1994; Аракелова и др., 2000; Слувко, 2004).
Огромное влияние на режим реки и развитие дельты оказало сооружение гидростанций и водохранилищ, особенно после ввода в строй Волгоградской ГЭС, самой нижней на Волге, что, в свою очередь, оказало влияние на развитие донных организмов. Обобщение многолетних исследований беитоса приведено в работах В.И. Кудрявцева (1984), В.А. Фильчакова и Ю.С. Чуйкова (1989а). Многолетние изменения донной фауны в дельте Волги Ю.С. Чуйков (1996) рассматривает в сравнительном аспекте по 3 периодам. По данным этого ученого (1993), в конце 1930-х гг. бентос нижней зоны дельты на 80-90 % состоял из ракообразных, моллюски на тот момент были представлены дрейссенами, из личинок насекомых в единичных экземплярах отмечались хирономиды и из червей - олигохеты. К середине 1950-х тт. при доминирующей роли ракообразных значительно увеличилась плотность личинок хирономид, брюхоногих моллюсков и олигохет. Биомасса бентоса увеличивается в более чем в пять раз. Это, вероятно, обусловлено преобразованиями экосистем, вызванными понижениями уровня моря и продвижением растительности в авандельту, что отразилось и на гидрологическом режиме нижней зоны дельты (Чуйков, 1996).
Эвтрофикация
Биологическая продуктивность водоема в значительной мере определяется особенностями гидрохимического режима и, в первую очередь, содержанием биогенных веществ. Эвтрофикация водных объектов обусловлена прежде всего избыточным поступлением биогенов, особенно фосфора и азота, создающим основные условия для быстрого роста биологической продуктивности водоёма, в случае, когда и другие благоприятные условия для этого процесса также имеют место, В целях управления процессами эвтрофикации необходимы идентификация и сравнительная оценка каждого в общую нагрузку на водоем (Коновалова, 1989).
Итак, определённые концентрации биогенов являются основополагающими факторами, влияющими на возможность эвтрофикации. Изменения в режиме биогенов (и, прежде всего, фосфора) влияют на структуру биоценозов. Когда уровень биопродуктивности возрастает, могут значительно изменяться и состав и количественные характеристики сообществ, при этом нарушается стабильность трофических звеньев (Драбкова, Стравинская, 1989). Соотношение азота и фосфора в речных водах оценивается по минеральным формам этих элементов. Для естественных незагрязненных водоемов характерно соотношение фосфора к азоту 1 : 30, загрязненные биогенными элементами воды имеют соотношения меньше этих значений, что характерно для вод дельты Волги. С 1986 г. соотношение Р : N составляло в основном 1 : 8 - 1 : 11, а с 1991 г. оно резко упало до 1 : 6, 1 ; 10 и 1 : 11 единиц (табл. 5.1.1). Из двух указанных биогенов фосфор - главный элемент. Именно фосфор в естественных условиях ограничивает развитие биологических сообществ в большинстве водных объектов.
