Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биотический индекс дельты реки Волги и Северного Каспия

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Биотический индекс дельты реки Волги и Северного Каспия"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ мм. М.З. ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На пргпах рукописи

ТАРАСОВ Анатолий Геннадьевич

УДК 556.531(262. М)

БИОТИЧЕСКИЙ ИНДЕКС ДЕЛЬТЫ РЕКИ ГОЛШ И СЕВЕРНОГО КАСПИЯ

ОЗ.ШДЗ - гидробиологи*

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наух

Москва - 1093 г.

Диссертационная работа выполнена в Астраханском техническом институте рыбной промышленности и хозяйства (АТИРПиХ).

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Н. МАКСИМОВ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор ВА. АБАКУМОВ кандидат биологических наук И.В. КУЧЕРУК

Ведущая организация: Каспийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства (КаспНИИРХ)

Защита состоится " февраля 1993 г. в 15.30 час. на заседании Специализированного совата Д 053.05.71 при

Московском Государственном университете íim. MJ3. Ломоносова.

*

Адрес: 119899> .г. Москва, Ленинские горы, МГУ, Биологический фгкулмет. .'

С диссертацией можно ознакомиться п библиотеке Биологи-, ческою факультета МТУ,

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять Ученому секретарю специализированного ¿овета Д 053.0S.7l.

2

. Аьтореферат разослан "j—" января 1993 г.

Ученый секретарь

специализированного совета

, А_Г. Дмитриева

.^U-C-í,.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сохранение и повышение биологической продуктивности Волго-Каспийского района в условиях комплексного использования природных ресурсов региона является проблемой межгосударственного значения. Для эффективного осуществления мероприятий по охране природы необходимы систематический контроль и оценка качества воды, тенденций изменения и прогноза состояния основных звеньев экосистемы с использованием адекватной системы анализа данных и работоспособного метода их интерпретации, которые в настоящее время отсутствуют.

Основная цель заключалась в разработке методики биологической индикации качества воды и грунта (оценки состояния биоценозов) по региональному биотическому индексу, который имеет необходимый уровень достоверности и может быть сравнен с другими системами биоиндикации.

Поставленная цель предопределила следующие основные задачи: - обосновать выбор приоритетной экологической группы для гидробиологического мониторинга дельты р. Волги и Сев. Каспия;

- проверить возможность использования биологических методов оценки качества вод (по бентосным организмам), предложенных для водоемов других зоогеографических районов;

- изучить изменения количественных и качественных характеристик (параметров, показателей, переменных), свойственных макрозообентосу под влиянием совокупности природных и антропогенных факторов, выделить значения переменных, которые характеризуют антропогенное воздействие;

- разработать методику оценки качества воды и грунта (Биотический индекс качества воды и грунта дельты р. Волги и Се-

верного Каспия (БидВиСК), оценить ее работоспособность с точки зрения надежности и точности, а также сопоставимости результатов с данными гидрохимического мониторинга, распределением ценных промысловых видов рыб, другими системами биоиндикации;

- добиться максимально возможной простоты выполнения биологического анализа (разработать метод экспресс-анализа) без снижения достоверности окончательных результатов;

- установить основные тенденции изменения качества воды и грунта и выявить основные причины "ухудшения" состояния донных биоценозов.

Научная новизна. Впервые получены результаты о характере и величине изменения биологических переменных, свойственных макрозообентосу различных зон дельты р. Волги и районов Сев. Каспия при различной интенсивности антропогенного воздействия. Выяснено индикаторное значение отдельных переменных и их сочетаний для целей биологической индикации состояния донных биоценозов. Вновь разработанный региональный биотический индекс может быть использован для оценки качества пресных и солоноватых вод с различным генетическим составом фауны. Оценка качества воды и фунта проводится по количественным и качественным переменным, характеризующим различные уровни организации биоценозов. Численное значения биотического индекса может быть определено с "относительной" ошибкой 10 % при 3-4-кратном и 20 % при 1-кратном отборе биологического материала на природном объекте. Проведена также оценка состояния донных биоценозов.

Практическая значимость. Биотический индекс использовался для оценки влияния дноуглубления и дампинга грунта на Вол-го-Каспийском канале (ВКК) в рамках НИР "Рыбохозяйственные аспекты выбора технологии дноуглубительных работ и образования

подводных отвалов с целью нахождения технико-экономических решений с учетом природоохранных ограничений" - КЦП "Мировой океан" N г.р. 01.87.0 088025, а также при биомониторинге Сев. Каспия в 1982-86 гг# Астраханской комплексной лабораторией по контролю загрязнения природной среды.

Методические приемы (выделения ценозов с "нормальными" и "нарушенными" структурами, построения гомологических рядов биоценозов), использованные при разработке БидВиСК, нашли также самостоятельное применение. Они использовались для выявления "откликов" на антропогенное воздействие фито-, зоопланктонных, бентосных биоценозов и ихтиокомплексов при изучении рыбохо-зяйственных последствий гидромеханизированных работ на p.p. Вятке, Чепце, Урале, залпового сброса сточных вод Орского НПЗ на р. Урал, теплых вод Назаровской ГРЭС на р. Чулым, дампинга грунта на подводные свалки ВКК и Клайпедского канала, а также при изучении пространственно-временных закономерностей бен-тостока и ската молоди рыб на р. Урал в рамках хоздоговорных работ Научно-исследовательского центра АТИРПиХ.

Результаты исследований легли в основу предложений по оптимизации дноуглубительных работ и переносу мест дампинга ВКК. БидВиСК принят для использования Астраханской Лаборатории по мониторингу загрязнения поверхностных вод (ЛМЗПВ) АЦ ГМОС.

Имеются акты на практическое использование и внедрение от Астраханского центра по гидрометеорологии и МГП "НИЦА".

БидВиСК может быть использован при биомониторинге Каспийского моря и. устьевых участков рек, а также при рыбохо-зяйственной таксации водоемов. Индикация по вновь разработанному биотическому индексу не требует больших материальных затрат, сложного оборудования. Трудозатраты по сравнению с тради-

ционными методами снижены, по крайней мере, в 14 раз.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях, симпозиумах, совещаниях: "Природные ресурсы устьевых областей рек, их охрана и исследование" (Одесса, 1984); "Методы биологического контроля качества морской среды" (Батуми, 1984 ); "Биоиндикация и биотестирование природных вод" (Ростов/Д, 1986); "Современная экологическая обстановка Волго-Каспийского бассейна и ее влияние на осетровых рыб" (Волгоград, 1989), а также на научных семинарах лаборатории мониторинга морской среды ГОИНа, заседаниях Ученого Совета КаспНИРХ, Научно-технического совета АЗГМО, научно-методических конференциях АТИРПиХ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 статей.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, практических рекомендаций, списка литературы и приложений. Объем - 147 страниц машинописного текста. Текст иллюстрирован 24 таблицами, 31 рисунком и 8 приложениями. Список литературы включает 187 работ, в том числе 15 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКОГО И БИОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМОВ ДЕЛЬТЫ РЕКИ ВОЛГИ И СЕВЕРНОГО КАСПИЯ

Описаны морфометрия, . гидрографическая сеть, некоторые элементы • гидролого-гидрохимического режима дельты р. Волги и Сев. Каспия, а также бентос района исследований в зоогеографи-ческом, рыбохозяйственном и санитарно-биологическом аспектах.

На основании анализа литературного материала сделан вывод о том, что хотя к настоящему времени накоплен значительный объем данных по антропогенному воздействию на бентосные организмы и биоценозы бассейна р. Волги и Каспийского моря, но подавляющее большинство работ выполнено за пределами района исследований. Многие стороны общей картины биотических последствий антропогенного' влияния недостаточно изучены или противоречивы. Неизвестны количественные характеристики развития отдельных групп организмов в различных зонах загрязнения, ключевые организмы-индикаторы, "отклики" отдельных организмов, популяций и биоценозов на различные виды антропогенного воздействия. Кроме этого, не изучена относительная устойчивость к загрязнению организмов-вселенцев: литоглифа, цветной моно-дакны, а так же унионид и сидячих полихет.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом настоящего исследования послужили данные 3289 количественных проб бентоса с 38 станций, расположенных в различных частях дельты р. Волги и Сев. Каспия. На каждой станции отбиралось по 2-4 количественные пробы (дночерпателями площадью 0,025; 0,0333 и 0,1 мл2), а также драговая и дополнительно в море траловая (тралом Сигсби-Горбунова) проба. Пробы отбирались соответственно в мае, июле, сентябре 1977-86 гг. и в апреле, июне, августе, октябре 1981-86 гг. В общей сложности было проведено 27 речных и 20 морских съемок. Фиксированные материалы обрабатывались в лаборатории.

Кроме собственных данных использовались первичные материалы, собранные вне МГП "НИЦА" В.В. Пироговым, не Астраханского

биосферного заповедника ВА. Фильчаковым, сотрудниками ЛМЗПВ АЦ ГМОС НА. Дышлюк и С.И. Синенко.

Автор считает своим долгом принести свою сердечную благодарность всем перечисленным лицам, а также заведующим лабораторий КаспНИРХа ВА. Пальгую (за представленные данные по распределению севрюги) и ЛМЗПВ АЦ ГМОС ЗД. Луневой и ее сотрудникам (за первичные данные гидрохимических анализов).

Глава 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОД И ИХ АПРОБАЦИЯ

В первой части главы рассматривается краткая история развития биологических методов оценки качества вод, а также достоинства и недостатки биотических индексов и индексов разнообразия. Анализируется опыт и методические приемы создания и модификации биотических индексов различными авторами.

Во второй части главы проведена апробация 22 различных методов оценки качества воды биологическими методами, при этом первоначально оценивалась обеспеченность оценок, полученных методами Гуднайта-Уитли, Вудивисса, Пшенициной (1986). Их относительные ошибки составляют - 90, 38, 54 %. Точность расчетов (по Подцубному, 1982) - "прикидочная". Корреляция оценок, полученных двумя первыми методами, недостоверна.

Поскольку в экологических исследованиях могут приме--, няться методы, величина относительной ошибки которых не превышает + 20% (ЕШо1, 1977), мы не могли удовлетвориться "низкой" точностью указанных методик. По той же причине (относительная погрешность > 50 %) мы отказались от использования индексов Одума, Маргалефа, Шеннона, Хилберта, Мак-Интоша и Кифа.

Проанализировав другие методики (С.Я. Вейсига с соавг.; AÀ. Ярвекюльга; О.Н. Труновой, И.И. Петрунина; Пантле, Бук-ка; Хокса с соавт.; Хеллауэлла; Е.В. Балушкиной; Кинга, Болла; Kappa, Хилтонена; Райта; О.М.Кожовой; И.Н. Горкина, ТЛО.Кузне-цовой), мы пришли к выводу, что применение систем оценок качества вод, основанных на абсолютном или относительном обилии насекомых и олигохет или соотношения этих групп, невозможно из-за влияния солености на группы бентоса, имеющие пресноводное происхождение. Неэффективность использования систем биоиндикации, основанных на индикаторных организмах (или группах), обуславливается эндемизмом макрозообентоса Сев. Каспия.

Глава 4. ИНДЕКС КАЧЕСТВА ВОДЫ И ГРУНТА ДЕЛЬТЫ РЕКИ ВОЛГИ И СЕВЕРНОГО КАСПИЯ

При разработке БидВиСК нами была использована комбинация теоритического, эмпирического, статистического и экспертного подходов в решении вопроса о"норме" и "патологии" экосистемы.

В качестве исходной принята теоретическая норма. Ее основой были многочисленные литературные публикации о воздействии загрязняющих веществ и иных неблагоприятных антропогенных факторов на донные биоценозы Каспийского моря и водоемов бассейна Волги за период с 1876-1986 гг., а также работ Н.С. Строганова (1963-83), Ф.С. Вудивисса (1977, 1981), К.С. Бурдина (1986) и др. авторов. В процессе обзора литературы были выделены параметры, которые по данным авторов изменялись под действием антропогенных факторов. Всего было выделено, а затем проанализировано, более 150 переменных, главным образом, надорганизмен-ной ступени - уровней популяции и сообщества.

Прежде всего были оценены ошибки "измерения" переменных, связанные с методом отбора проб. Наиболее надежно регистрировались положение 4-х доминирующих по численности и биомассе групп организмов (мера сходства всегда более 6), а также качественные характеристики биоценозов: число видов и таксонов надвидового уровня ("относительные" ошибки не превышали +10 %). Величины "относительных" погрешностей при оценке обилия групп на уровне семейств при доверительной вероятности 0.95 достигали 40-50 %, при оценке биомасс - 10-30 %. Воспроизводимость измерения величин, характеризующих количественное развитие организмов на уровне вида - рода, были значительно выше. Средние показатели обилия одних и тех же видов ракообразных двух серий из трех количественных проб, выбранных случайным образом из 10, отличались, в 2-3 раза.

Для получения ошибки + 10 % оказался необходим отбор 8-9 количественных проб бентоса. Этому условию соответствовали данные, собранные на станции в течении года. Использование среднегодовых значений позволило также исключить сезонные изменения переменных. Нами были рассчитаны динамические средние показатели выбранных переменных (равновесное осреднение с шагом в 1 элемент). При этом "окна" выбраны, исходя из сроков жизни ракообразных (12-18 мес.), относящихся к основному звену экосистемы, и желания иметь в каждом среднем значении равное количество данных по, сезонам. После оценки (корреляционным методом Пирсона) возможности использования материалов с неполными рядами наблюдений из дальнейших расчетов были исключены ряды с отсутствием данных по летним и осенним съемкам.

В рамках эмпирического подхода были выделены с использованием модифицированного метода кластер-анализа биоценозы с

"нормальной" и "нарушенной" структурами - участки с контрастными ("чистые" и "грязные") и переходными уровнями антропогенного воздействия, построены гомологические ряды биоценозов. "Ведущими" были данные о биологических эффектах, вызванных совокупностью преимущественно антропогенных факторов, а "мерой" различий - характеристики, присущие самим биологическим сообществам. В дополнение использовались данные о загрязнении воды и грунтов, а также о расположении источников загрязнения.

При статистическом подходе за "норму" принимались величины биологических переменных, чаще всего отмечавшиеся на "чистых" участках акватории. Индикаторными признавались только те показатели, распределение сглаженных величин которых зависело от уровня антропогенного воздействия, а область совпадения (на графиках рассеивания) была не более 20 % . Всего было проанализировано более 150 биологических характеристик. Путем перебора возможных вариантов были выбраны сочетания, имеющие наименьшие области совпадения, они были ранжированы в порядке возрастания вышеуказанного критерия. Для них отмечена частота встречаемости на участках с контрастными уровнями антропогенного воздействия и вновь проведен отбор характеристик и их сочетаний. "Руководящее" значение отводилось показателям, имеющим максимальную частоту встречаемости в одном районе ("чистом" или "грязном") и не отмечающимся в другом. "Подчиненные" роли имели показатели с максимальными частотами встречаемости в первом районе и минимальные во втором. Предпочтение отдавалось переменным, регистрируемым с минимальными ошибками и максимальной простотой в лабораторных и полевых условиях.

Среди биологических параметров, по которым можно индицировать изменение уровня антропогенного воздействия, оказались по-

казатели биоценотичесхого, полуляционного и тканевого уровней.

Дальнейшая разработка БидВиСК шла. в рамках экспертного подхода с использованием элементов статистического.

Индекс представлен в привычной для гидробиолога форме таблицы определителя, в которой каждому условию соответствует однозначное выражение. Определительная таблица БидВиСК снабжена "защитой",' исключающей его применение (без модификации) в других зоогеографических провинциях. Кроме этого, приведены требования к полноте, составу, количеству и качеству первичных данных, методам сбора биологического материала, используемым определителям, уровню таксономической идентификации, составу биологических переменных, а также проверке погрешностей определения численных значений индекса.

БидВиСК состоит из . трех частей. С помощью -первой (Бид-

I

ВиСК-1) оценивается качество воды и грунта за относительно короткие промежутки времени (состояние подвижного эпибентосного биоценоза) на. акватории Сев. Каспия, и дельты р. Волги. По второй (БиСК-2) и третьей (БидВ-3) устанавливается состояние эпи-, инфауны - (качество грунта и воды за относительно длитель- ■ ные промежутки времени), соответственно . на акватории Сев. Каспия и водоемах дельты р. Волги. Для БидВиСК выбрана 10-ти бальная градация величин (0-9(9,5) с шагом 0,5 балла.

Поскольку шкала индекса является порядковой, мы проверили (для определения возможности расчета его средних значений по сезонным оценкам) соответствие осредненных значений БидВиСК, рассчитанных по среднегодовым переменным и по сезонным величинам с последующим скользящим осреднением величин индексов. Значения БидВиСК в 97 % случаев отличались на +. 05 балла.

Оценив величины абсолютных и "относительных" ошибок, мы

пришли к выводу, что требованиям, предъявляемым к точности экологических исследований, удовлетворяют расчеты индексов, выполненные по результатам серии проб, состоящей, как минимум, из 3 повторностей. Лучшие результаты получены при использовании расчета индекса по трем пробам с исключением оценок, отличающихся от средних на величину большую, чем 1,5 балла.

Разработана также экспресс-методика, основанная на определении необходимого и достаточного числа переменных, без полного анализа проб бентоса. Для индикации качества воды и грунта по результатам сезонной съемки (со стандартной ошибкой _+ 20 %) необходимо затратить 7.5 часов традиционным методом и 03-0.6 - экспрессным. При этом среднегодовые значения оценок в 95 % случаев отличались только на 0.5 балла.

Глава 5. СООТНОШЕНИЕ ОЦЕНОК КАЧЕСТВА ВОДЫ И ГРУНТА В РАМКАХ БИОЛОГИЧЕСКОЙ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ХОЗЯЙСТВЕННОЙ НОРМ

В данной главе рассматриваются вопросы, связанные с поиском "реперных" критериев, присущих биоценозам и "разметке" по ним шкалы индекса.

Совместное использование критериев биологической, экологической и хозяйственной норм позволяет установить несколько границ качества воды и грунта - состояния донных биоценозов.

Желание совместить, выбранные нами оценки в баллах биотического индекса (имеющие привязку к "реперам" биологической и хозяйственной норм) с "реперами" экологических состояний, потребовало дать единое определение понятию "качество воды". Под ним мы вслед за М.М. Телитченко (1975) и Н.С. Строгановым (1972) понимаем характеристику (состава и свойств) воды, опре-

деляющую ее биологическую полноценность - способность обеспечить воспроизводство (основных звеньев) экологической системы, сформировавшихся в предыстории и пригодность ее для конкретных видов водопользования.

Поскольку нормирование качества воды, используемой для питьевого водоснабжения и рекреации, находится вне нашей компетенции, мы будем обращать внимание на требования рыбохо-зяйственного водопользования. Последние мало отличаются от биологического понятия "нормы", в основе которой лежит стремление к сохранению видового разнообразия. При этом вода, обеспечивающая воспроизводство эндемичных и реликтовых видов (биоценозов), будет иметь "лучшее" качество, нежели та, в которой "процветают" вселенцы и угнетены аборигенные организмы.

Проблема экологического нормирования связана с определением степени изменения природного объекта в результате хозяйственной деятельности (Абакумов, 1988).

Использовав за основу категории природных объектов, заимствованные из указанного источника, мы дополнили и частично изменили характеристики предельно допустимых состояний (LAC).

Для заповедных территорий и уникальных природных объек- : тов недопустимы экологические модификации, которые приводят к утрате своеобразия экологической системы, сформировавшейся в предыстории. Приведенная формулировка LAC в настоящее время имеет для нас теоретический, а не практический аспект. Данное состояние наблюдалось до вселения М. lineatus.

Для природных объектов; испытывающих умеренную антропогенную нагрузку, недопустимы экологические модификации, ведущие к экологическому регрессу за счет эндемичных и реликтовых таксонов. Такие модификации начались с утратой D. elata.

Для природных объектов с сильно преобразованными или искусственно измененными в процессе антропогенной деятельности экосистемами недопустимы экологические модификации, ведущие одновременно к экологическому регрессу за счет эндемичных и реликтовых таксонов и метаболическому регрессу за счет конечной хозяйственной продукции ценных промысловых объектов и их кормовой базы. "Внутри" этого состояния мы установили положение промежуточной границы, основанной на соотношении величин БиСК-2 и количественных показателях распределения севрюги.

Сформулированная ранее характеристика (Абакумов, 1988): недопустимость экологических модификаций, ведущих одновременно к экологическому и метаболическому регрессу, - может иметь важное "реперное" значение и свидетельствовать о невозможности хозяйственного использования биосистемы природного объекта в недалеком будущем.

Каждое определение LAC может иметь широкое толкование (в отношении экосистемы) и узкое (в отношении биоценоза - района, зоны солености, станции отбора проб). Приведенные примеры касаются первого. В совокупности первичных данных содержатся пробы, в которых не зафиксированы вселенцы, но это не означает того, что они не будут отмечены при увеличении объема выборки.

Сравнивая "границы" состояний биотического индекса, выделенные нами по реперам биологической, экологической и хозяйственных норм качества, с теми, что имели целью совместить шкалу индекса с шестибальной шкалой качества воды, мы могли констатировать их значительное тождество. Единственным отличием явилось отсутствие оценки для первого LAC.

Отдавая предпочтение шестибальной шкале и критериям предельно допустимых состояний, мы приняли следующую схему расчле-

нения шкалы БидВиСК: I - 100 (105); II - 9,5 (9,0)-7,5; III -7,0-5,0; IV - 4,5-2,0; V - 1,5-0,5; VI - 0,0; оставив за шестибальной шкалой название "шкала качества воды". Ее мы использовали при оценке состояния донных биоценозов (нектобен-тосного и эпи-, инфауны), качества воды и грунта по биологическим показателям. Разница оценок внутри каждого класса составляет (за исключением VI) от 2,5 (3,0) до 1,5 баллов, т.е. превышает или сравнима с точностью определения БидВиСК по сезонным и превышает по среднегодовым данным.

Глава 6. ОЦЕНКА -КАЧЕСТВА ВОДЫ И ГРУНТА ПО

ПО ВНОВЬ РАЗРАБОТАННОМУ БИОТИЧЕСКОМУ ИНДЕКСУ

Оценив качество воды и грунта, мы выделили акватории, характеризующиеся низкими значеничми индексов (высоким антропогенным воздействием). Наиболее загрязненными участками исследуемой акватории является бенталь в средней и нижней части Астраханского промкомплекса (АПК) (модальные классы 4-2 балла БидВиСК-1, 3-1 балла БидВ-3), а также бенталь Предустьевого района на выходе ВКК (6-3 БидВиСК-1; 3-1 БиСК-2) и глубоководной части Уральской бороздины (3-1 БидВиСК-1; 3-1 БиСК-2).

Оказалось, что воздействие антропогенных факторов на бен-тофауну наиболее выражено в водоемах вторичной гидрографической сети нижней, култучной и островной зон дельты р. Волги и на акватории Предустьевого района Сев. Каспия. Аналогичную закономерность отметил А.С.' Константинов (1953), исследуя водоемы различных типов. Это подтвердило также утверждение об относительно большем антропогенном влиянии на пограничные сообщества (Хлебович, 1986; Зайцев, 1980). Эпи-, инфауна

участков, где происходит седиментация загрязненных взвешенных веществ, более подвержена действию антропогенных факторов, чем планктобентос. Влияние антропогенных факторов на биоценозы хо-реогалинной зоны более выражено, чем на биоценозы прилегающих участков с относительно постоянным режимом солености.

Качество водной среды в границах верхней и средней зон дельты с 1977 по 1984(5) гг. имеют тенденцию к повышению (состояние донных биоценозов улучшается). Качество воды и грунта в границах нижней, култучной, островной зон дельты западного и центрального секторов Предустьевого района и северо-западной части Центрального с 1983(4) по 1986 гг. снижается (состояние донных сообществ ухудшается). На остальной части исследованной акватории моря качество водной среды и состояние донных сообществ относительно стабильно.

Численные значения БидВиСК зависят от загрязнения воды НУВ, СПАВ, фенолами, содержания кислорода. Сравнивая тенденции изменения качества воды, оцененные по гидробиологическим и гидрохимическим переменным, можно констатировать их отрицательную связь как во временном, так и в географическом аспектах. Однако, полной тождественности изменений оценок по биологическим и гидрохимическим переменным не существует. Это вызвано многими причинами. Значение индекса не может изменяться в N раз при соответствующем изменении концентрации токсикантов. Токсичность смеси загрязняющих веществ не может быть описана простой функцией, отраждающей их суммарные концентрации и тд.

Более ранний "отклик" на действие токсикантов имеет первая часть индекса (БидВиСК-1), БиСК-2 и БидВ-3 менее "реактивны". Это соответствует экологии организмов. Последствия загрязнения для закапывающихся форм и организмов, имеющих плотные

внешние покровы проявляются относительно позже, но отмечаются

i

более продолжительное время. Последнее связано с большей продолжительностью жизни, низкой подвижностью, а также тем обстоятельством, что процессы деструкции загрязняющих веществ в грунтах протекают менее интенсивно, чем в воде.

БидВиСК может также использоваться для оценки биотических последствий дампинга грунта, гидротехнического строительства, аутоакклиматизации.Вновь разработанный биотический индекс работоспособен в районах с контрастными гидролого-гидрохимическими условиями. Его значения не изменяются при уменьшении солености, вымирании аутоакклиматизантов и восстановлении роли аборигенных групп, при процветании акклиматизантов.

Однако, созданный индекс не лишен недостатков. БидВ-3 отражает не только антропогенное воздействие, но и обеднение фауны при засыпании бентали грунтом при береговой эрозии (т.е. процессов, аналогичных дампингу). Данный недостаток ликвидируется при выборе местоположения станций биомониторинга.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Вновь разработанный индекс обеспечивает получение оценки качества воды и грунта (состояние донных биоценозов) с "относительной" ошибкой 15-18 % (+1,5-2,0 балла) по результатам разового определения биотических переменных по 3 количествен-, ным и 1-2 качественным пробам и около 10 % (+ 1,0 балла) при определении среднегодовой.величины индекса по 3-4 срокам, при этом значения порядковой шкалы индекса в указанном интервале обладают свойствами шкалы отношений.

2. Экспресс-методика позволяет сократить время на прове-

дение анализа качества воды и грунта не менее, чем в 14 раз, "относительная" ошибка среднегодовых значений индексов, при этом, в 95 % случаев не превышает + 0,5 балла.

3. Градация оценок биотического индекса имеет "закрепление" по реперам биологической, экологической и хозяйственных норм качества, что позволяет сравнить ее с другими системами биологической индикации. При экологическом подходе к нормированию, который связан со степенью изменения природного объекта в результате хозяйственной деятельности, были сформулированы критерии предельно допустимых состояний экологической системы в отношении объекта наших исследований.

4. Численные значения биотического индекса БидВСК зависят от загрязнения воды НУВ, СПАВ, фенолами, содержания кислород;!, но не отражают изменения (понижение) солености.

5. Качество водной среды в границах средней и нижней зон дельты с 1977 по 1984(5) гт имеют тенденцию к повышению. Качество воды и грунта в границах нижней, култучной, островной зон дельты западного и центрального секторов Предустьевого и северо-западной части Центрального районов имеют тенденцию к ухудшению. На остальной части исследованной акватории моря качество водной среды относительно стабильно.

6. Наиболее загрязненными участками являются: бенталь в средней и нижней части.АПК; Преустьевого района на выходе ВКК и внутренней - глубоководной части Уральской бороздины. Действие антропогенного загрязнения наиболее выражено в переходной полосе от реки к морю, от северной границы нижней зоны дельты до южной Предустьевого района.

7. БидВиСК может служить для оценки пригодности акватории для нагула ценных промысловых видов.

- 20 -

- ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Систематическому контролю и оценке качества воды, тенденций изменения и прогноза состояния биосистем должны предшествовать рекогносцировачный этап и период накопления первичных данных. Первый включает оптимизацию сети и сроков наблюдения, а также оценку погрешностей качественного и количественного учета гидробионтов и методов биоиндикации.

2. Отбор проб бентоса желательно проводить на полигонах. Объем выборки, тип и модель используемых пробоотборников должны обеспечивать получение результатов качественного и количественного учета гидробионтов с высокой воспроизводимостью и сравнимость с предыдущими исследованиями.

3. Решение о возможности использования различных индексов для целей биоиндикации можно принимать только после оценки погрешностей определения численных значений индексов. Методы, которые не позволяют оценить качество воды с низкой погрешностью при приемлемых трудозатратах, должны быть отвергнуты.

4. Целью работ во второй период является создание банка информации, необходимой для разработки регионального биотического индекса. В период накопления первичных данных необходимо продолжить обзор литературы, не ограничиваясь работами по изучению биологических последствий антропогенного воздействия на гидробионтов исследуемого региона. При этом особое внимание следует обращать на индикаторную значимость биотических показателей различных уровней организации - .организменного и надорганизменных ступеней.

15. Окончательное решение о возможности использования переменных может быть принято в том случае, если выбранные показа-

тели могут надежно регистрироваться и изменяются в соответствии с уровнем антропогенного воздействия.

6. При выделении районов с контрастными уровнями антропогенного воздействия методами эмпирического и статистического подходов, наряду с биологическими показателями, желательно привлекать максимальное количество данных о загрязнении воды, грунтов, расположении промышленных объектов. При этом ведущими должны быть биологические показатели. Мера различия и сходства, присущая биосистемам из различных зон загрязнения, может определяться методами кластер-анализа с использованием индексов видового или группового сходства или иными объективными методами.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Тарасов А.Г. Влияние сбросов грунта при углублении морской части ВКК на бентос // Дноуглубительные работы и проблемы охраны рыбных запасов и окружающей среды рыбохозяйствен-ных водоемов. - Астрахань, 1984. - С. 111-112.

2. Тарасов А.Г. Качество вод Нижней Волги: исторический аспект // Проблемы водоснабжения и водоотведения в Нижневолжском регионе. - Волгоград, 1986- С. 24-26.

3. Тарасов А.Г. Биологическая индикация качества вод Северного Каспия (методический аспект) // Химия и биология морей.- М.: Гидрометеоиздат, 1987. - С. 156-169.

4. Тарасов А.Г. Антропогенные элементы гидрохимического режима придонного горизонта воды Северного Каспия // Осетровое хозяйство СССР.- Астрахань, 1989. - С. 313-315.

5. Тарасов А.Г. Влияние антропогенного загрязнения на ка-

чество воды и состояние донной фауны Северного Каспия // там же. - С. 316-317.

6. Тарасов А.Г., Дцский Л.Б., Пирогов В.В. Биоиндикация Северного Каспия и устьевых участков Волги и Урала // Экологические проблемы р.Урал и пути их решения- Гурьев, 1989. - С. 114-115.

7. Тарасов АХ., Пирогов В.В., Едский Л.Б. Влияние антропогенного загрязнения на количественное и качественное развитие макрозообентоса# дельты р.Волги // Экологические проблемы Волги.- Саратов, 1989.- ч.1. - С. 251-252.

8. Тарасов А.Г, Карпюк М.И. Загрязнение дельты р.Волги и его изменения с 1977 по 1986 гг. // там же. - С. 112-113.

9. Тарасов АХ, Пирогов В.В. О соотношении оценок качества воды дельты р.Волги и Северного Каспия по гидробиологическим и гидрохимическим показателям // Перспективы естественного и искусственного воспроизводства рыбных запасов Вол-го-Каспия.- Астрахань, 1989.- С. 47-50. ,

10; Тарасов АХ. Экологические последствия загрязнения вод Нижней Волги// Проблемы изучения, охраны и рационального использования природных ресурсов Волш-Ахтубинской поймы и дельты реки Волги.- Астрахань,. 1989.- С. 101-104.

11. Тарасов АХ., Брумштейн ЮМ. Оценка погрешностей определения качества воды, как критерий выбора метода в экологическом мониторинге // там же. - С. 49-50.

12. Тарасов А.Г., Пирогов В.В. Эколого-экономические аспекты выбора мест дампинга грунта Волш-Каспийского канала. // там же. - С. 51-54.

13. Тарасов А.Г. Методика объективного выделения индикаторных переменных при экологическом мониторинге (на примере

северохаспийсксго макрозообентоса) // Современные, нрсбягкгсг промысловой океанологии,- Ленинград, 199*)- - С 135-139.

14. Тарасов Д.Г., Пгльгуй ВА. Биотический индекс Сев. Каспия, как показатель условий нагула сезрюги // там же-. - С.

15. Тарасов А.Г. Методика оценки качества вод дельты р. 1)лгм и Северного Каспия ■// Оценка состояния, охрана и рзииа-салмюе использование биологических ресурсов водных экосистем п условиях антропогенного воздействия.- Ростов-на-Доку, 1990.

1а. Тарасов А.Г. Биотический индекс Нижней Волги Ц Тезисы докладов отраслевой научно-практической конференции молодых ученых п специалистов по проблемам совершенстгттггич хозяйственного механизма и ловышеоте технического уровня производства в рыбном хозяйстве.- М_ ВНйЗРХ, 1990.- С. 64-67.

1?. Тарасов. А.Г. Методика опенки хачестьа воды Северного Каспия по организмам зпи-, мнфауны // Краткие резучьтаты деятельности янстатутз.- Астрахань, 1990,- С. 223-225.

18. Тарасов АР, Пирогов В.В, Карпюк М.И. Процессы восстановления донаой фауны па участках проведения гадромеха-низкрованных работ // СЬьершенствоганке технических средств, технолопга дноуглубления, подводной добычи и утилизации игппеченного грунта.- Ли 1990. - С 69-71.

19. Тарасов АХ., Пирогов В.В, Карпюк М.И. Эхоиомическпя эффективность переноса сжалох ВКК //там же. - С .72-74.

13С-Н0.

- С 149-151.

/