Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Экологическая ситуация дагестанской части Каспия (анализ, прогноз в связи с колебаниями уровня и пути разрешения её проблем)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Экологическая ситуация дагестанской части Каспия (анализ, прогноз в связи с колебаниями уровня и пути разрешения её проблем)"

На правах рукописи бдулмеджидович

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ДАГЕСТАНСКОЙ ЧАСТИ КАСПИЯ (АНАЛИЗ, ПРОГНОЗ В СВЯЗИ С КОЛЕБАНИЯМИ УРОВНЯ И ПУТИ РАЗРЕШЕНИЯ ЕЕ ПРОБЛЕМ)

11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Г

Гаджиев Ах

Махачкала - 199В

Работа выполнена в лаборатории биологическихресурсов Института прикладной экологии Минприроды РД.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, академик Российской экологической академии, профессор Абдурахманов Г.М.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Свешников В.А.

доктор биологических наук, академик Даг. отделения РЭА профессор Шихшабеков М.М.

Ведущая организация: Каспийский научно-исследовательский инсппугрыбного хозяйства

Защита диссертации состоится " " д^З^У' 1998 г,

в _/6 часов на з аседании диссертационного совета

К 179.01.01 по присуждению ученой степени кандидата наук при Институте прикладной экологии Минприроды РД

по адресу: 367025, г. Махачкала, ул. М.Дахадаева, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан ". /Г 1998 г.

Ученый секретарь ,,

диссертационного совета, //

кандидат биологических наук, доц^ю^Г^^^-уАлиева A.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В отличие от других регионов мира, где проблема влияния изменения уровня моря на хозяйственную деятельность является проблемой отдаленного будущего, в регионе Каспийского моря эта проблема уже сейчас является актуальной.

К факторам, влияющим на возникающие чрезвычайные ситуации последствий колебаний уровня Каспия, относятся:

- изменение водного режима, особенно в северной части моря (возрастание длительности и глубины нагонов, интенсивности течений, образование новых мелководий);

- изменения в гидрохимическом и литодинамическом режимах устьевых участков рек, дельты Волги и мелководий (особенно в северной части моря);

- изменение природных и социально-экономических условий прилегающих территорий в процессе их затопления, подтопления и волнового разрушения, изменение медико-экологической обстановки на этих территориях;

- загрязнение тяжелыми металлами, нефтепродуктами, пестицидами, органическими веществами, радиоактивными изотопами, другими вредными и опасными веществами и их соединениями, поступающими в море с речным стоком, вымываемыми из грунта затопляемых территорий и донных отложений, а также в результате атмосферного переноса.

Дагестанская часть побережья и акватории Каспийского моря в настоящее время является регионом экологического бедствия, вызванного современной трансгрессией Каспия.

Крайне актуальной в связи со сложившейся ситуацией становится разработка согласованной стратегии функционирования экономики и развития социальной сферы Прикаспия в условиях колебания уровня Каспийского моря с учетом эколо-

гической ситуации в его бассейне, чему и посвящена настоящая работа.

Цель и задачи. Целью исследования являются научное обеспечение экобезопасности, сохранение биологического и ландшафтного разнообразия, объема биоты, на базе которой будет основываться устойчивое развитие региона.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Оценка современного состояния экосистем Дагестанской части Каспийского региона, анализ происходящих гидрохимических и гидробиологических процессов.

2. Анализ сукцессионных процессов, вызванных колебаниями уровня Каспийского моря и вероятные пути их развития.

3. Оценка степени антропогенного воздействия на экосистему Дагестанской части Прикаспийского бассейна и основных экологических проблем, связанных с изменениями уровня Каспия.

4. Характеристика основных источников загрязнения Каспия и возникающих медико - экологических проблем.

5. Оценка влияния антропогенных факторов на объекты повышенного экологического риска (редкие и исчезающие виды).

6. Разработка мер по предотвращению и снижению антропогенного ущерба экосистемам региона.

7. Разработка критериев и метода комплексной оценки антропогенного воздействия на экосистему Прикаспийского бассейна, составление карты предельной биопродуктивности Дагестанской части моря.

Научная новизна. В результате проведенных исследований и наблюдений впервые получены следующие научные результаты и научные положения:

- оценка современного состояния экосистем Каспийского региона Дагестана;

- проведен анализ сукцессионных процессов, вызванных колебаниями уровня Каспийского моря и вероятных путей их развития;

- произведена оценка влияния антропогенных факторов на объекты повышенного экологического риска (редкие и исчезающие виды);

- разработана стратегия функционирования экономики, развития социальной сферы Каспийского региона России в условиях колебания уровня моря с учетом задач устойчивого эко-лого - экономического развития;

- предложена программа по предотвращению и снижению нефтяных загрязнений, как наиболее опасных для района исследований;

- разработаны критерии комплексной оценки антропогенного воздействия на экосистему региона;

- произведена оценка экологического состояния морских акваторий Дагестанского побережья Каспия с точки зрения предельной продуктивности экосистем;

- разработан метод комплексной оценки антропогенного воздействия на морские экосистемы, составлена карта предельной продуктивности экосистем Дагестанской части акватории Каспия.

Теоретическая и практическая ценность работы. Разработана экологическая концепция осуществления защитных мероприятий, направленных на поддержание и сохранение оптимального функционирования природно-хозяйственных комплексов региона.

Введено понятие "биологический эквивалент концентрации" (БЭК), выражающее отношение концентрации загрязнителя Сз к его предельно допустимой концентрации: БЭК = Сз/ ПДК. Его использование значительно упрощает задачу поиска количественной связи концентраций ингибиторов и токсикантов с биологическим состоянием и эффективностью экосистем.

Сформулировано и обосновано понятие "предельно мак-

симальная биопродуктивность" экосистемы (ППЭС) - как количественного критерия состояния экосистем, позволяющего контролировать изменение экологической ситуации в регионе и оценивать эффективность принимаемых мер.

Создана карта распределения ППЭС в виде линий, равных продуктивности экосистем - линий изопродуктивности, аналогичных изолиниям глубин или других физико-химических параметров.

Разработаны план реализации профилактических природоохранных мероприятий и программа обеспечения экологической безопасности при строительстве и эксплуатации объектов добычи, переработки и транспортировки нефти.

Разработанный подход реализован при экологической экспертизе проекта транспорта нефти через территорию Дагестана, произведена оценка предотвращенного экологического ущерба при реконструкции и техническом перевооружении нефтепровода.

Апробация. Результаты работы докладывались на Республиканской конференции "Проблемы социальной экологии Дагестана" (Махачкала, 1992 г.) Х1П научно - практической конференции по охране природы Дагестана. (Махачкала 1995), Республиканской научно-практической конференции "Дагестан на рубеже веков: Приоритеты устойчивого и безопасного развития" (Махачкала, 1997), Всероссийской научно-практической конференции "Экология и комплексная проблема охраны Каспийского моря и его побережья" (Махачкала 1997).

Объем и структура работы. Основное содержание работы изложено на 166 страницах. Диссертация содержит введение, пять глав и пять приложений на 85 страницах, текст иллюстрирован 11-ю рисунками и 3-я таблицами. Список литературы включает 165 работ, в том числе 37 работ иностранных авторов.

ГЛАВА 1

Общая характеристика и современное состояние экологической системы Дагестанской части Прикаспия

Регион Каспийского моря уникален по своим природным, этнокультурным и политическим особенностям. Бассейн Каспия - одна из крупнейших бессточных областей планеты, расположенная в пределах различных ландшафтных зон. Каспийское море обладает уникальными мировыми запасами осетровых рыб. Вместе с тем, акватория Каспия активно используется как для разведения и добычи осетровых и других биоресурсов, так и для разведки и эксплуатации месторождений углеводородов. Степень антропогенного загрязнения моря достигает угрожающих величин.

Особенностью региона являются постоянные изменения уровня Каспийского моря - сезонные и многолетние, с амплитудой 3-5 м. Эти изменения приводят к периодическим затоплениям, подтоплению или осушению прибрежных территорий. Современный подъем уровня моря не является экстраординарным явлением и происходит в рамках колебаний уровня, наблюдаемых на протяжении около 60 последних лет. Катастрофические последствия происходящего повышения уровня связаны с отсутствием долговременной стратегии хозяйственного освоения территории прибрежной зоны моря как зоны повышенного риска. Критическая экологическая ситуация в прибрежной зоне Каспийского моря и на его акватории усугубляется также крайне неблагоприятной экологической ситуацией в бассейне моря, особенно в связи с тем, что акватория моря и устьевые части впадающих в него рек аккумулируют загрязнения, формирующиеся на водосборе.

Исторические и палеогеографические данные свидетельствуют о том, что изменения уровня Каспия квазипериодичес-

кого характера с амплитудой порядка 15-25 м являются его характерной чертой как минимум в течение последних 5-12 тысяч лет. Серьезность складывающейся ситуации в регионе связана также с тем, что в исторической ретроспективе длительным периодам подъема и относительно высокого стояния уровня Каспия соответствовали периоды аридизации степной зоны, включая его побережья. Поэтому перед государствами Прикаспия встала актуальная проблема выбора оптимальной стратегии природопользования в регионе, решение которой может быть достигнуто лишь при условии скоординированных действий этих стран.

Интерес международных организаций к экологической проблематике региона Каспийского моря определенным образом связан с возросшим значением этого региона и его ресурсов для ведущих стран мира, а также с возможностью использовать накапливаемый здесь опыт решения проблем оптимизации природопользования в условиях значительного повышения уровня моря в связи с проблемами, проистекающими из глобальных климатических изменений. При этом современная трансгрессия Каспия может рассматриваться как модель ожидаемого подъема уровня Мирового океана.

В данной главе рассмотрены вопросы сохранения биоразнообразия, его роль в обеспечении устойчивого развития региона, приведена общая характеристика бассейна Каспия и современной экологической обстановки в регионе, с учетом происходящих гидрохимических и гидробиологических процессов. Кроме того определены проблемы, требующие первоочередного изучения и пути решения экологических проблем региона:

- комплексная оценка и прогноз локальных и региональных экологических ситуаций в условиях колебания уровня моря для различных природных районов с созданием сценариев развития природной среды при разных уровнях моря и экологического состояния прилегающих акваторий и территорий;

- разработка научных основ и организация экологичес-

кого мониторинга водных экосистем региона как возможной части комплексного мониторинга, картографического обеспечения природопользования; управление природопользованием в условиях колебания уровня моря;

- оценка медико-экологических последствий изменения уровня моря, их предотвращение и ликвидация; разработка стратегии обеспечения экологической безопасности региона;

- разработка методов и мероприятий по предсказанию, предотвращению и ликвидации кризисных экологических ситуаций в регионе, ликвидации опасных экологических ситуаций (социальных, техногенных и других);

- разработка стратегии функционирования экономики, развития социальной сферы и сохранения целостности экосистем Прикаспия на основе долгосрочного и краткосрочного прогноза уровенного режима Каспийского моря.

ГЛАВА 2

Материалы и методики исследований

Исследования экологических проблем региона были начаты автором с 1992 г. и продолжены в аспирантуре кафедры экологии ДГПУ и в Институте прикладной экологии Минприроды РД. Помимо личных сборов и наблюдений автором были использованы фондовые материалы лаборатории биологических ресурсов ИПЭ.

Для составления картины экологической ситуации были проанализированы данные измерений, проводившихся в течение 1985 - 1993 гг. специалистами Минприроды РД, Госкомгид-ромета и ряда других организаций. Богатый материал о загрязнениях прибрежных территорий и акватории Каспийского моря был собран и представлен при разработке проекта "Неотложных мероприятий на 1993-1995 годы по предотвращению за-

топления и подтопления населенных пунктов, производственных и непроизводственных объектов, сельскохозяйственных угодий и других ценных земель, расположенных в прибрежной полосе Каспийского моря Республики Дагестан".

В 1992 году проводились экспедиционные наблюдения за загрязнением морских вод в 8 районах, на 33 станциях 2 категории. В судовой лаборатории НИС "Метан" определялось содержание элементов газового режима, биогенных элементов, фенолов и нефтяных углеводородов. Был проведен анализ накопленного материала о загрязнениях:

- побережья в 9 точках;

- рек Терек, Самур, Сулак, Акташ и др.;

-13 водосбросов и коллекторов;

- морских акваторий в 4 точках и 2 разрезах, удаленных от побережья.

Рассматривались данные о загрязнениях в разных случаях от 3 до 18 компонентами. Представительность и достоверность данных во многих случаях оставляли желать лучшего и поэтому в качестве критерия отбора данных измерений была выбрана устойчивая повторяемость измерений по различным временным интервалам и источникам данных. Для апробации метода комплексной оценки антропогенного воздействия были отобраны два загрязнителя, данные по которым обладают максимальной достоверностью, варьируют в широких пределах в различных точках замеров, что свидетельствует о высокой информативности этих показателей и по которым наблюдаются наибольшие превышения над ПДК.

Для математической обработки данных, идентификации коэффициентов моделей использовался пакет прикладных программ MBASE, разработанный в Институте программных систем РАН, интегрирование уравнений проводилось методом Рунге-Кутга четвертого порядка. Обработка экспериментального материала проводилась на ПК Pentium. Д ля получения первичных приближений кинетических коэффициентов использовалась линейная анаморфоза Лайнуивера - Бэрка.

ГЛАВА 3

Анализ сукцессионных процессов, вызванных колебаниями уровня Каспийского моря и прогноз их развития

Как известно, биоразнообразие бассейна Каспийского моря является уникальным для всего мира. Особой уникальностью отличается северная часть Прикаспийского Дагестана. Её высокое биоразнообразие сформировалось благодаря наличию в ней довольно мощных рек, Аграханского и Кизлярского заливов, создающих оптимальные режимы солености для развития осетровых, наличием островов - благоприятных пастбищ тюленя. Очень разнообразен по количеству и происхождению видовой состав водной и псаммофильной флоры.

В работе даны состояние и прогноз изменений почвенного покрова и характера почвенных процессов на Каспийском побережье, растительного покрова и животного мира Каспийского побережья России в связи с изменениями уровня Каспия и сценарии развития изменений на Каспийском побережье при колебаниях уровня моря. На побережье Каспийского моря среди песчаной растительности наблюдаются следующие сукцес-сионные ряды.

Гидроморфная песчаная растительность.

1. Прибрежно - псаммофильные разнотравные мезофиль-ные луга.

2. Солончаковатые тростниково - солеросовые псаммофильные луга.

3. Тростниково - подорожниковые солончаковые луга.

Автоморфная песчаная растительность. Формируется на

приморских дюнах. При постепенном закреплении песка наблюдается сукцессионный переход пионерной псаммофильной растительности в луговые песчаные кубанковые (сибирско-пырей-ные) степи.

Степная растительность. Располагается в районах плоскостного Дагестана. В условиях дефицита влаги в вегетационный период ключевыми факторами являются влажность почвы, лимитирующая питание растений, микробное разложение и возврат в круговорот биогенных элементов.

Луговая и плавневая растительность. Аллювиальные луга. В наибольшей степени выражены в дельте Самура. Почва лу-гово-лесная слоистая на речном аллювии.

Плавни. Участки, заливаемые озерными и морскими водами. В наибольшей степени выражены в северной и центральной частях низменного Дагестана. В районах развития плавней наблюдается зональность степени и продолжительности заливания водой.

Сукцессии лиманных лугов и солончаков. Развиты вдали от плавней, заливаются водой на короткий период (10-15 дней) и находятся в комплексе с солончаками. При сильном нарушении тростниковые лиманные луга переходят в эфемерово-трос-тниковые луга, которые при дальнейшей деградации эволюционируют в солончаки или опустыненные степи.

Сукцессии межпесчаногрядовых лугов и солончаков. Развиваются в понижениях между песчаными дюнами и барханами. Межпесчаногрядовые луга довольно редки в плоскостном Дагестане. Наступление моря усилит их развитие.

Сукцессии биоценозов в плоскостном Дагестане при увеличении периода заливания водами в районе аллювиальных лугов. Полынно-ковыльные степи - пырейно-свиноройные луга - пырейно-камфоросмовые луга - пырейно-солодковые луга -солончаково-полынные кермековые луга - бескильницево-пы-рейные луга - солончаковатые ирисово-пырейные луга - солонцеватые лисохвостовые луга - солодково-пырейные луга - лю-церново-пырейные луга - разнотравно-пырейные луга.

Естественные сукцессии солянковых пустынь. Примитивные неустойчивые группировки (заливаемые на длительный период) - однолетне-солянковые комплексы (на территории,

недавно вышедшей из под морских, речных, озерных вод) -эфемерово-петросимониевые - солончаково-полынно-петроси-мониевые - бескильницево-петросимониевые - сарсизанники -карганники (солянка древовидная) - злаково-полынные полупустыни.

При удалении от соляных озер пустыни эволюционируют в полупустыни. Пухлый солончак - сарсазанники - обионово-сар-сазанники - обионово-петросимониевые - бескильницево-кер-меково-солончаково-полынные - солончаково-полынно-петроси-мониевые - бескильницево-кермековые - бескильницево-кер-меково-донниково-свиноройные - солянково-таврическополын-ные - мортуково-петросимониево-полынные - камфоросмово-белополынные - злаково-таврическополынные.

При подъеме уровня Каспийского моря степи и полупустыни будут переходить в солончаковые луга, луговые и соро-вые солончаки. При этом площадь засоленных земель увеличится с 300 до 500 тыс. га.

Прогноз развития лесов. Леса распространены в южной части Приморского Дагестана - в дельтах рек Самура, Гюль-геричая и Уллучая. Они в значительной степени нарушены. В них наблюдаются естественные и антропогенные сукцессии. Наступление моря приведет к подъему грунтовых вод. В нарушенных биоценозах с уплотненными почвами произойдет их засоление, что будет сопровождаться переходом тополевых лесов в галофильные кустарниковые сообщества, остепненные луга и луговые степи. При подъеме морской воды самурские дубовые и грабовые леса должны перемещаться из нижней в среднюю часть дельты. Процессы смещения лесов должны начаться с зарослей лоха, переходящих в тугайные ивово-топо-левые леса, которые в последствии могут смениться дубовыми и грабовыми лесами.

Прогноз развития агрофитоценозов. Ухудшение физических и химических свойств почвы при параллельном ее заболачивании приведет к вымоканию плодовых садов и виноградников в северном низменном Дагестане в полосе до 50 км, в При-

морской террасированной низменности в полосе 10 км от берега моря. Плантации овощных культур будут сокращаться особенно в приречных, в меньшей степени в междуречьях, % площадей под зерновыми культурами сократится в 2-3 раза, под овощными - 1,5 раза. Среди овощных, в первую очередь, картофель пострадает от избытка солей в почве. В северном низменном Дагестане агрофитоценозы плодовых садов и виноградников переместятся в западные в более повышенные районы.

Дельта Самура - уникальный участок сохранившегося третичного леса Прикаспийского побережья с экосистемой, нарушенной антропогенными воздействиями.

Проведенный анализ сукцессионных процессов, вызванных колебаниями уровня Каспийского моря и прогноз их развития показывает:

- уникальность биоразнообразия бассейна Каспийского моря для всего мира, что делает весьма актуальными следующие задачи: инвентаризацию существующих биологических ресурсов (местообитаний, отдельных особей, популяций); определение местообитаний, имеющих решающее значение для функционирования экосистемы; определение первоочередности охраны местообитаний и организмов для сохранения;

- необходимость придерживаться бассейно-ландшафтно-го подхода к решению Каспийской проблемы, так как проблемы природной среды Каспийского водоема не могут ограничиваться лишь его "чашей".

- очевидна необходимость поддержания наиболее уязвимых участков и реликтовых экосистем, местообитаний, находящихся в критическом положении в результате быстрой трансформации, в связи с колебаниями уровня моря и нарастающей хозяйственной деятельностью человека. Эта задача может быть эффективнее решена при наличии достоверного прогноза скорости и продолжительности колебаний уровня моря, а также при наличии достоверных прогнозов социально экономического развития региона и правовом дефинировании международного статуса Каспийского моря.

ГЛАВА 4 Антропогенное воздействие на экосистему региона

В этой главе диссертации произведена оценка хозяйственного использования Дагестанской части Каспийского моря и рассмотрены основные экологические проблемы, связанные с подъемом уровня Каспия в условиях интенсивного антропогенного воздействия на прибрежные экосистемы. Проанализированы основные источники загрязнения Каспия и возникающие в связи с этим медико - экологические проблемы.

Показана перспектива негативного влияния антропогенных факторов на объекты повышенного экологического риска (редкие и исчезающие виды). Произведен учет редких и исчезающих видов фауны и флоры в районах интенсивной хозяйственной деятельности, оценен риск воздействия на водные экосистемы.

При разработке мер по предотвращению и снижению антропогенного ущерба экосистемам рассмотрены правовые аспекты природопользования в Каспийском бассейне, отмечена необходимость и разработаны принципы экономической оценки антропогенного ущерба экосистемам

Разработана комплексная программа мер по предотвращению и снижению нефтяных загрязнений, как наиболее опасных для бассейна Каспия.

На основе аналитической оценки тенденций развития изменений в Каспийском бассейне, учитывающих комплекс влияний, связанных как с трансгрессией моря, так и с нарастающим антропогенным стрессом, сформулированы основные стратегические принципы природопользования:

- пользование природными ресурсами бассейна Каспийского моря должно базироваться на приоритетном развитии отраслей, использующих возобновляемые биологические природные ресурсы; согласовании квот добычи природных ресур

сов; рекультивации прогнозируемых к затоплению и подтоплению территорий. Размещению и строительству на побережье хозяйственных объектов должно предшествовать проведение экологической экспертизы;

- развитие сельского хозяйства в прибрежной зоне Каспия, подверженной влиянию колебаний его уровня, должно осуществляться на основе права суверенных государств Прикаспийского региона, причем определять виды и формы ведения сельского хозяйства с учетом возможных последствий таких колебаний, а также при сокращении объемов сброса неочищенных и недостаточно очищенных сельскохозяйственных сточных вод;

- развитие промышленности в прибрежной зоне Каспийского моря и в бассейнах впадающих в него рек следует осуществлять с приоритетом новых, экологически чистых ресурсосберегающих технологий с замкнутым циклом водопотребления, при сокращении объемов сброса неочищенных и недостаточно очищенных промышленных сточных вод;

- геологоразведочные работы, а также добычу, транспортировку и переработку полезных ископаемых необходимо осуществлять в режиме и методами, исключающими отрицательное воздействие на природную среду;

- использование биологических ресурсов должно строиться на научной основе с учетом местных особенностей, а также охраны и воспроизводства ценных видов флоры и фауны. Распределение лимитов на использование мигрирующих биологических видов должно осуществляться на основе межгосударственных соглашений. Размеры квот определяются масштабами естественного и искусственного воспроизводства биологических объектов в каждом из прикаспийских государств, состоянием кормовой базы, токсикологическим фоном в регионе;

- размещение производительных сил должно требовать учета уникальности региона, с приоритетом для рыбного хозяйства, с учетом допустимой антропогенной нагрузки на природную среду. Целесообразна разработка особых процедур ОВОС реализации проектов хозяйственной деятельности в прибрежной зоне Каспийского моря, учитывающих особенности и скорость изменений природной среды этой зоны. Необходимо разработать единый механизм применения современных методов и технологий в области охраны и использования природных ресурсов прикаспийского региона;

- важнейшим условием формирования эффективной и согласованной международной политики в области природопользования и охраны окружающей природной среды региона является определение современного, согласованного между прибрежными государствами, правового режима Каспийского моря;

- для снижения масштаба наносимого ущерба и вероятности невосполнимых потерь от хозяйственной деятельности на экологически напряженных территориях целесообразно основываться на принципе превентивной - опережающей реализации ряда мер по снижению масштаба и вероятности загрязнений при возникновении аварийных ситуаций на объектах хозяйственной деятельности и "бассейно-ландшафтного принципа" при определении характера и последовательности мероприятий по предотвращению ущерба и восстановлению равновесия нарушенных экосистем.

ГЛАВА 5

Разработка критериев и метода комплексной оценки антропогенного воздействия на экосистему региона

Вопросы оценки степени антропогенных изменений природной среды сталкиваются с необходимостью разработки экологических критериев воздействия на природные экосистемы. В работе вводится понятие "биологический эквивалент концентрации" (БЭК), представляющий собой отношение концентрации загрязнителя Сз к его предельно допустимой концентрации: БЭК = Сз/ПДК.

Рассмотренные в работе механизмы ограничения скоростей материально-энергетических потоков в экосистемах концентрацией субстрата и воздействия ингибиторов на рост популяций позволяют применить методы описания кинетики ферментативных реакций к математическому описанию экосистем, при этом зависимость скорости роста популяции от пищевых ресурсов Б и токсикантов - ингибиторов процессов жизнедеятельности Р имеет вид:

У = У * Б / (К + Б) * К , / (К . + Р.) * ...* К /(К +Р)

шах 4 в 7 р1 4 р1 I7 рп 4 рп п7

В случае избытка пищевых ресурсов и двух ингибиторов -нефти и тяжелых металлов (меди), уравнение примет вид:

V = V * К , / (К , + Р.)* К , / (К , + Р,)

шах р! V р] ]/ р2 V р2 2'

При этом значение скорости V будет иметь смысл предельно максимальной (в условиях сложившихся концентраций токсикантов и ингибиторов - Р) биопродуктивности экосистемы, в дальнейшем - ППЭС.

Полученные значения предельной продуктивности водных экосистем - ППЭС приводятся в таблице 1.

Таблица 1

Предельная продуктивность водных экосистем -ППЭС

№ Точка измерения Нефть Тяж. металлы ППЭС

1 Чечень-Мангышлак* 0,96 0,83 0,8

2 М-кала - Сагындык* 0,96 0,83 0,8

3 42°45'СШ -48°19'ВД 0,91 0,83 0,75

4 Сев. Каспий 0,55 0,42 0,23

5 К-К, К-6, К-8 ** 0,15 0,08 0,012

6 Таловский ** 0,55 0,04 0,022

7 Тере, устье 0,55 0,55 0,3

8 Терек, взморье 0,96 0,55 0,53

9 Новая Коса 0,96 0,625 0,6

10 Сулак, устье 0,83 0,625 0,52

11 Сулак, взморье 0,55 0,83 0,46

12 Махачкала 0,625 0,14 0,0875

13 Каспийск 0,71 0,83 0,59

14 Избербаш 0,83 0,625 0,52

15 Дербент 0,71 0,71 0,5

16 Самур, устье 0,83 0,5 0,42

17 Самур, взморье 1,0 0,83 0,83

18 Лопатин 1,0 - -

19 Волга, дельта 0,45 0,38 0,17

* Разрезы

** Коллекторы (К-К - Кизляр-Каспий): приводятся усредненные значения, по расходам трех коллекторов,.

В таблице подчеркиванием и выделением отмечены точки, где ситуацию следует отнести к категории "экологическое бедствие", т.е. где ППЭС <30% от максимального значения. Выделением отмечены точки, где ситуация относится к категории "чрезвычайной экологической ситуации", а ППЭС принимает значения в интервале 30-50 % от контрольного уровня. Особенно сложная ситуация в устьях коллекторов и водосбросов, где продуктивность водной экосистемы снизилась до 1-2 % от контрольного уровня.

Произведенная оценка экологического состояния морских акваторий Дагестанского побережья Каспия и анализ данных измерений и введение понятия биологического эквивалента концентрации позволили обосновать метод комплексной оценки антропогенного воздействия на морскую экосистему.

Рассмотрены вопросы картографирования экологических ситуаций,' и построена карта предельной биопродуктивности водных экосистем Каспия в виде линий равной продуктивности экосистем - линий изопродуктивности, аналогичных изолиниям глубин или других физико-химических параметров (рис. 1). Такие экологические карты нового типа, несущие экосистемную смысловую нагрузку позволяют на качественно новом уровне оценивать состояние экосистем, контролировать изменение экологической ситуации в регионе и оценивать эффективность принимаемых решений и мер.

Анализ сложившейся ситуации показывает, что меры, предпринимаемые в целях демпфирования антропогенных воздействий на уязвимые экосистемы, часто не достигают своей цели ввиду их локального подхода, не учитывающего "бассейновый принцип" организации и функционирования экосистем.

Анализ путей реагирования популяции на основные факторы среды показал, что популяция выступает как единое целое, как живая система, активно приспосабливающаяся к изменению условий среды.

у 2в70 к.*;,»*«»1*4"0 > : ^

'•Орт )' д 4

хСц Л. уЙ^да-Аа^р =»

---- -

^ квриа»

»МдчАза ГуииК© \

Н2Р

'Л**™* '

у-——У V / 1 «', !_ Млмвул

■ з*4™?1

, . .Лммкгнт

; Я \ "" - <•' ъЯа1.

^^: »/ IЧ.Х, ,__—'' \\\ ®

^—£-"}02»:"\ О -^^Т®?-»" Идацк-Муг» —ТТГГ"

N ч, ) ' ; ч ХуЧМНО/ II

.. ! V ,Э»49\1>.Чяр«<«Л Хпяч 1аяч«ру , ' • ' -

/<*««■«« «и. , я .. ц-я»

О Ьишли--— / / _ ^ •

/

Рис 1. Карта предельной биопродуктивности водных экосистем Каспия

Изолинии ППЭС: А - 90%, Б - 80%, В - 50 %, Г - 15 %, Д - 5 %, Е - 2,5 %.

- Ввиду тесной взаимосвязанности процессов и материально - энергетических потоков, к экосистеме, находящейся в квазистационарном состоянии, применим принцип "узкого места" или лимитирующего звена, когда совокупная скорость и эффективность функционирования всей системы определяется наиболее "медленным" и малоэффективным компонентом (биоценозом, популяцией, организмом, органом, ферментативной реакцией).

- Учитывая непосредственное воздействие загрязнителей на все компоненты экосистемы, она может рассматриваться как единый организм, а цепочка "узких мест" может быть редуцирована от биоценоза до конкретной лимитирующей ферментативной реакции или группы реакций. Таким образом, рассмотренные гипотезы на различных уровнях анализа приводят к однотипным соотношениям, аналогичным формуле Моно.

- Подход к рассмотрению экосистемы как единого саморегулирующегося организма позволил установить количественную связь между концентрациями химических загрязнителей и мерой угнетения ими биологических процессов, что позволяет прогнозировать эволюцию экосистем под воздействием загрязнителей и помогает разрабатывать превентивную стратегию оптимизации антропогенного воздействия на экосистемы.

В приложениях:

- Рассмотрены уровневый режим Каспия, история его колебаний, в контексте экологических последствий для бассейна Каспия, в условиях нарастающего антропогенного стресса. Анализ сложившейся экологической ситуации приводит к выводу, что в пределах отметок минус 25 - минус 29 м не должно осуществляться хозяйственное освоение побережья, для которого затопление или подтопление приводит к недопустимым экологическим последствиям.

- Приведены разработанный план реализации профилак-

тических природоохранных мероприятий и программа обеспечения экологической безопасности при строительстве и эксплуатации объектов добычи, переработки и транспорта нефти.

- Приведена оценка предотвращенного экологического ущерба при реконструкции и техническом перевооружении нефтепровода Азербайждан - Новороссийск.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований установлено:

1. Существующие ныне принципиально отличные гипотезы (климатическая и тектоническая) не дают надежного прогноза поведения уровня Каспийского моря. Наиболее вероятна тенденция дальнейшего подъема, хотя с позиций обеспечения экологического, социального и хозяйственного благополучия региона, желательна стабилизация колебаний уровня моря в зоне отметок минус 27 - 28 м. В пределах отметок - минус 25 - 29 м. не должно осуществляться хозяйственное освоение побережья, для которого затопление или подтопление приводит к недопустимым экологическим последствиям.

2. Приоритетной задачей остается разработка на основе долгосрочного и краткосрочного прогноза уровенного режима Каспийского моря стратегии функционирования экономики, развития социальной сферы и сохранения целостности экосистем Прикаспия в условиях колеблющегося уровня моря.

3. Анализ сукцессионных процессов, вызванных колебаниями уровня моря и прогноз их развития указывают на необходимость поддержания местообитаний реликтовых, редких и исчезающих видов и комплексов, находящихся в критическом положении в результате быстрой трансформации, в связи с колебаниями уровня моря и нарастающей хозяйственной деятельностью человека. Эта задача может быть эффективнее решена при наличии достоверного прогноза скорости и амплитуды

колебаний уровня моря, а также при наличии достоверных прогнозов социально - экономического развития региона и правовом дефинировании международного статуса Каспийского моря.

4. Прикаспийские территории Российской Федерации могут быть отнесены к числу районов экологического бедствия. Современное экологическое состояние Каспия определяется влиянием повышения уровня бассейна и возрастающей антропогенной нагрузкой.

5. Анализ сложившейся ситуации показывает, что меры предпринимаемые в целях демпфирования антропогенных воздействий на уязвимые экосистемы, часто не достигают своей цели ввиду их локального подхода не учитывающего "бассейновый принцип" организации и функционирования экосистем.

6. Ввиду тесной взаимосвязанности процессов и материально - энергетических потоков, к экосистеме, находящейся в квазистационарном состоянии, применим принцип "узкого места" или лимитирующего звена, когда совокупная скорость и эффективность функционирования всей системы определяется наиболее "медленным" и малоэффективным компонентом (биоценозом, популяцией, организмом, органом, ферментативной реакцией).

7. Подход к рассмотрению экосистемы как единого саморегулирующегося организма позволил установить количественную связь между концентрациями химических загрязнителей и мерой угнетения ими биологических процессов, что позволяет прогнозировать эволюцию экосистем под воздействием загрязнителей, и помогает разрабатывать превентивную стратегию оптимизации антропогенного воздействия на экосистемы.

8. Впервые введенное понятие "биологический эквивалент концентрации" (БЭК), представляющее собой отношение концентрации загрязнителя Сз к его предельно допустимой концентрации: БЭК = С / ПДК, значительно упрощает задачу по-

иска количественной связи концентраций ингибиторов и токсикантов с биологическим состоянием и эффективностью экосистем.

9. Сформулированное и обоснованное понятие "предельно максимальная биопродуктивность экосистемы" (ППЭС), количественного критерия состояния экосистем, позволяет контролировать изменение экологической ситуации в регионе и оценивать эффективность принимаемых решений и мер.

10. По полученным пространственным распределениям загрязнений вычислено распределение уровней предельной биопродуктивности морских экосистем - ППЭС в прибрежной части акватории Каспийского моря, что позволило создать карту распределения ППЭС.

11. Разработанный подход реализован при экологической экспертизе проекта транспорта нефти через территорию Дагестана, произведена оценка предотвращенного экологического ущерба при реконструкции и техническом перевооружении магистрального нефтепровода. Предотвращенный экономический ущерб составляет 936,45 млн. долл. США в год.

Основные результаты работы изложены автором в следующих публикациях:

1. Экологическая обстановка в Республике Дагестан и меры по ее стабилизации Н Проблемы социальной экологии Дагестана. Махачкала, 1992. С. 27-28.

2. Сотрудничество регионов - важнейший фактор обеспечения экологической безопасности // XIII научно - практическая конференция по охране природы Дагестана. Махачкала, 1995. С. 270 (в соавторстве с Филимоновым И.А.)

3. Первоочередные задачи изучения экосистемы Каспийского моря // Труды Географического общества Дагестана. Вып. XXIV. 1996. С. 68-70.

4. Экологические последствия повышения уровня Каспия // Экологический вестник. № 3. Махачкала, 1996. С. 37-38.

5. О неизвестной карте Каспийского моря//Экологический вестник. №1. Махачкала, 1997. С. 19-21.

6. Экологическая ситуация в бассейне Каспия, прогноз ее развития в связи с изменениями уровня и пути разрешения возникающих проблем.Махачкала: Дагпресс, 1997. -Монография. 160 с. (в соавторстве с Алиевым Н.-К.К., Абдурахмановым Г.М., Мунгиевым A.A.).

7. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Республики Дагестан в 1996 году". Махачкала, 1997.120 с.

8. Устойчивое эколого - экономическое развитие Республики Дагестан // Мат-лы респ. конф. "Проблемы сельскохозяйственной экологии". Махачкала, 1997. С. 19-23 (в соавторстве с Абдурахмановым Г.М., Мунгиевым A.A.).

9. Медико - экологические проблемы Каспия // Труды Географического общества Дагестана. Вып. XXV. 1997.

10. Программа защиты Каспия от нефтяных загрязнений // Мат-лы Всерос. научно-практ. конф. "Экология и комплексная проблема охраны Каспийского моря и и его побережья". Махачкала, 1997. С. 17-19 (в соавторстве с Абдурахмановым Г.М., Мунгиевым A.A., Месробяном Н.Х.).

11. Оценка загрязнения Дагестанской части бассейна Каспийского моря // Мат-лы Всерос. научно-практ. конф. "Экология и комплексная проблема охраны Каспийского моря и его побережья". Махачкала, 1997. С. 94-96 (в соавторстве с Абдурахмановым Г.М., Мунгиевым A.A.).

12. Оценка экологической ситуации в бассейне Каспийского моря // Мат-лы Всерос. научно-практ. конф. "Экология и комплексная проблема охраны Каспийского моря и его побережья". Махачкала, 1997. С. 115-117. (в соавторстве с Абдурахмановым Г.М., Мунгиевым A.A.)

13. Биологическое разнообразие и его значение в устойчивом развитии // Красная Книга Республики Дагестан

(в соавторстве с Абдурахмановым Г.М. В печати).

Формат 60x81 '/(б- Бумага тип.№ 1.

Подписано к печати 12.05.98. Усл. печ. л. 1,5. Усл. изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ№ 84.

Типография ДГУ.