Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ихтиопланктон Новороссийской бухты в условиях антропогенного воздействия

ВАК РФ 03.00.18, Гидробиология

Автореферат диссертации по теме "Ихтиопланктон Новороссийской бухты в условиях антропогенного воздействия"

ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П. П. ШИРШОВА

п РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

п в ОД

1 . ■ На права* рукописи

БОЛГОВА Лидия Васильевна УДК 574.583: 597: 574.632

ИХТНОПЛАНКТОН НОВОРОССИЙСКОЙ БУХТЫ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

03.00.13 — гидробиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва, 1994

Работа выполнена на Новороссийской научно-исследовательской биологической станции Кубанского госуниверситета

Научный руководитель — доктор биологических наук,

профессор

О. Г. МИРОНОВ

Официальные оппоненты —

доктор биологических наук 1 О. Ф. ФИЛЕНКО

кандидат биологических наук С. А. ЕВСЕЕНКО

Ведущее учреждение —

Всероссийский научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии.

Защита диссертации состоится «................. 1994 г.

в «.....(. .7...» час. на заседании специализированного совета

К 002. 86. 01 в Институте океанологии им. П. 1П. Ширшова РАН

117218, Москва, <ул. Красикова, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН

Автореферат разослан «.....З.Р »

......въ/и^Л,............... 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат биологических наук Г. Г. НИКОЛАЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время уровень ант->погенного воздействия на морские экосистемы северо-вос-чной части Черного моря продолжает возрастать (строи-льство новых причальных линий, выемка грунта, рекреация рортной зоны, сброс сточных вод промышленных предпрн-ий, хозяйственно-бытовых и нефтесодержащих сточных вод), ряде случаев хозяйственно-бытовое и нефтяное загрязнения )ивели к необратимым изменениям в морских водоемах; [метно снижены воспроизводства морских организмов, в стности рыбных.

Из уловов исчезли ценные промысловые рыбы: севрюга, »луга, осетр. Произошло сокращение уловов и других дольно ценных промысловых рыб: барабули, сельди, калкана, авриды и др.

Одним из наиболее репрезентативных методов оценки 1сленн0сти популяций рыб служит учет количества ихтио-1анктона, являющегося одним из важнейших звеньев мор-:ой биоты, постоянно подвергающегося антропогенному •здействию. Поэтому весьма важным является изучение зф-ективности нереста и прогноза развития ихтиопланктонного >мплекса в условиях хронической интоксикации, а также вы-ление наиболее чувствительных организмов для получения >стоверной оценки уровня загрязнения морских акваторий в учае аварийных сбросов токсических веществ. В этой связи сьма характерна Новороссийская бухта, где проявляются 1Энообразные факторы антропогенного воздействия на раз-тие ихтиопланктона.

Цель работы:

1. Изучение динамики качественных и количественных по-зателей ихтиопланктона Новороссийской бухты в районах с зным уровнем и источниками антропогенного воздействия.

2. Изучение влияния загрязнения (промышленное, нефтя-

мое, хозяйственно-бытовое) на жизнеспособность ихтиопланк-тонного сообщества.

3. Оценка радиуса действия сточных вод хозяйственных объектов на жизнеспособность ихтиопланктона.

4. Определение токсикорезистентности 'массовых видое ихтиопланктона (карась, хамса, султанка, ставрида, ерш) к действию нефтесодержащих и хозяйственно-бытовых сточньп вод в условиях острой и хронической интоксикаций.

5. Выделение из общего ихтиопланктона индикаторных организмов, которые можно использовать в качестве тест-объ ектов при оценке уровня загрязнения морских акваторий.

Научная новизна. Впервые в северо-восточной части Чер ного моря изучена динамика качественных и количественны: показателей, жизнеспособности ихтиопланктона в зависимо сти от нефтяного и хозяйственно-бытового загрязнений в ее тественных условиях. Получены данные о задержке развити: эмбрионов наиболее массовых видов рыб, а также выявле! характер аномалий, возникающих под влиянием антропоген ных факторов.

Впервые определен радиус влияния нефтесодержащих I хозяйственно-бытовых сточных вод в конкретных районах н ихтиопланктонные сообщества. Разработана шкала токсикоре зистентности икринок ,и личинок. 'Выделены виды рыб, эмб рионы которых могут быть использованы в качестве тест-объ ектов и объектов-индикаторов при оценке уровня загрязнени морских акваторий.

Практическое значение. Получена основа для новой мете дики оценки ущерба, нанесенного рыбным запасам в резуль тате загрязнения. Использование индикаторных организмо позволит более достоверно прогнозировать развитие ихтис планктонных сообществ в районах с повыщенной антропоген ной нагрузкой.

Данные по состоянию ихтиокомплекса дают возможност разработать рекомендации по определению благоприятны районов нереста, сроков промысла, марикультуры.

Полученные материалы используются при экологическо паспортизации районов природопользования рромыщленнь предприятий, совершенствовании системы очистки стоков о-ходов рыбохозяйственной промышленности, при реконстру ции глубоководных выпусков промышленных предприятк (цемкомбинаты, нефтебаза «Шесхарис», кроватный завод

■. д.), городского коллектора, гидростроительстве (причальные пинии, выемка грунта).

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на практической школе-семинаре (Ростов, 1987); Всесоюзной научной конференции молодых ученых-комсомольцев «Вклад молодых ученых-комсомольцев в решение современных проб-тем океанологии и гидробиологии» (Севастополь, 1987); 111 Все-:оюзной научной конференции по морской биологии (Сева-:тополь, 1988); научно-практической конференции «Актуаль-1ые вопросы экологии и охраны природы Азовского моря и Зосточного Приазовья» (Краснодар, 1989); научно-практиче-:кой конференции «Актуальные вопросы экологии и охраны природы. Экосистемы Черноморского побережья» (Краснодар, 1991); Всесоюзной конференции «Социально-экономиче-:кие проблемы Черного моря» (Керчь, 1991); Международной конференции «Оценка расположенных на суше источни-сов загрязнения морей, омывающих государства СНГ» (Севастополь, 1992).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 забот.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 171 :транице машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, зыводов, списка использованной литературы и приложений. Гекст иллюстрирован 21 рисунком и 40 таблицами. Библиография включает 220 наименований, в том числе 66 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена суть проблемы, определены цели и задачи данной работы.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

В главе дан обзор работ, в которых рассмотрены причины ■ибели икринок и личинок, а также взрослых форм рыб по эезультатам полевых и экспериментальных материалов. Для удобства литературного анализа работы объединены в три -руплы. Первая включает статьи, рассматривающие влияние абиотических факторов среды на выживание рыб в раннем энтогенезе. Вторая группа объединяет работы, выявляющие зоздействие нефти и нефтепродуктов на икринки, личинки и ззрослых рыб. В третью группу вошли статьи, указывающие

3

на токсическое действие хоз-бытового загрязнения на пред ставителэй ихтиокомплекса.

ГЛАВА 2. Материал и методы исследований

Данная работа основана на многолетних полевых материалах (1981 —1990 гг.), собранных в Новороссийской бухте, и ре зультатах экспериментальных исследований, проведенных в ла бораториях биологической станции в 1987—1992 гг.

Изучение динамики видового состава, количественных по казателей ихтиопланктона, оценки его чувствительности к антропогенным факторам проводилось в 14 районах бухты, различных по экологическим условиям, степени и источникам за грязнения и охватывающих всю ее акваторию на 38 станциях, располагающихся по перпендикулярным разрезам «берег — море» на изобатах 5, 15, 20—25 метров. Материал отбирало ежемесячно, а в период нереста массовых видов рыб — два-три раза в месяц (Рис. 1).

Рис. 1. Схема отбора проб ихтиопланктона в Новороссийской бухте

(1981—!??0 гг.). „ г

1 Порт. 2. Западный мол. 3. м. Любви. 4. Рыбозавод. 5. Суджукская коса 6 Алексино. 7. пос. АЛысх?ко. 8. Восточный мол. 9. ц/з «Октябрь». 10. н/б «Шесхарис». 11. 12-й км. 12. м. Пеней. 13. Центр бухты. 14. м. Доо&.

Для поверхностных .ловов использовался мальково-ней-:тонный трал (МНТ) (Зайцев, 1960), для вертикальных — об-эатно-коническая сеть конструкции Богорова-Расса (Б-Р).

Отбор проб проводился в светлое время суток, в штхле-5ую погоду. При изучении влияния сточных вод нефтебазы (Шесхарис» на развитие ихтиопланктона, радиуса действия нефтесодержащих сточных вод материал отбирался в летний териод (июнь — июль) 1982—1986 гг. в радиусах 25, 100, 200, >00 метров от оголовка выпуска сточных вод.

В районе функционирования городского коллектора от-эор проб проводился в тот же промежуток времени по ана-югичной схеме. На каждой станции отбирались поверхност-<ая и вертикальная пробы.

Изучение материала проводилось под бинокуляром МБС-9 три увеличении 8X2 и 8X4, а также микросколом Eduval — три увеличении 16X8 как на фиксированном, так и на живом материале.

Учет компонентов ихтиопланктона производился диффе-эенцированно: учитывалось количество икринок и личинок эез патологии и число их с аномальными признаками в строе--|ии.

У массовых представителей летнего ихтиопланктона: мор-:кого карася (Diplodus annularis (Linne)), султанки (Mullus jarbatus ponticus Essipov), черноморской хамсы (Engraulis incrasicholus ponticus Alcksandrov), морского ерша (Scorpae-та porcus Linnc), ставриды (Trachurus mcditerrancus ponticus \lcev) определялся этап эмбрионального развития, на каждом 13 них оценивался характер поражения икринок и процент югибших гидробионтэв.

Гидрохимические показатели определялись по стандартам методикам (Винклер, 1970; Скопинцев, 1966). Для оценки 'ровня загрязнения морской среды нефтепродуктами исполь-ювался метод инфракрасной спектрометрии, органическими 5еществами — весовой метод (Новиков и др., 1981).

Проведено изучение влияния нефтесодержащих (сточные юды нефтебазы «Шесхарис») и хоз-бытовых (сточные воды ■ородского коллектора) сточных вод в эксперименте в усло-зиях острой и хронической интоксикаций (разведение сточ-•юй воды морской в соотношении 1 : 1, 1 : 2, 1 : 4, 1 : 10, 1 : 25, I : 50) на развитие массовых видов ихтиопланктона с целью ¡ыделения индикаторных организмов. Исследования проводи-

5

лись с икринками й личинками карася, султанки, морского ерша, хамсы. Контролем служила морская вода, отобранная в открытых районах моря.

Эксперименты проводились в 4—6-кратной повторности, наблюдения за икринками и личинками — каждые 4 часа. Действие сточных вод оценивалось по развитию у них аномальных признаков и их выживаемости.

В работе использованы некоторые стандартные биометрические методы: оценка и сравнение выборочных средних с использованием критерия Стьюдента; оценка и сравнение выборочных долей с использованием преобразования Фишера (ф = 2 агсэтУр); оценка парных связей с использованием статистики выборочного коэффициента корреляции (Терентьев, Ростова, 1972).

Широко использованы методы многомерного статистического анализа: метод главных компонент, канонический анализ, ■множественный регрессионный анализ (Кендалл, Стьюарт, 1976); дисперсионный анализ (Глотов и др., 1982).

Все необходимые вычисления выполнены в ВЦ Кубанского госуниверситета на РЭВМ — Искра 1031 с использованием статистического пакета БТАТЗСКАРШСБ 3.0 и ЭВМ ЕС-1045 по специально разработанным программам доцентами Ю. А. Вол-чковым и В. П. Радецким. Пользуясь случаем, выражаю им свою глубокую признательность.

Объем полевого материала включает следующее количество проб: поверхностные пробы (МНТ) — 2016, вертикальные (Б—Р) — 4116 проб. Количество экспериментальных наблюдений — 3700.

ГЛАВА 3. Ихтиопланктон Новороссийской бухты в условиях антропогенного воздействия

3.1. Характеристика районов исследования

Для достоверной оценки условий на станциях наблюдений с целью объединения их в отдельные группы, динамика гидрохимических показателей (температура воды, растворенный кислород, окисляемость, нефтепродукты, хлороформраствори-мые вещества, нитриты, фосфаты) изучалась только на основе изменчивости всего комплекса показателей, с учетом их взаимных связей.

Для сравнения изучаемых районов использован каноничес-ий анализ. I и II канонические компоненты учли в совокупности 2 % общей дисперсии комплекса показателей.

Качество кластеризации проверено в дисперсионном анализе значений I и II канонических компонент. Межкластерная диверсия интегральных гидрохимических показателей на порядок величин превышает внутрикластерную. Иными словами, |равомерность объединения ряда станций в группу не вызы-ает сомнений.

При изучении структуры ихтиопланктонных сообществ бух-а условно разделена на следующие участки: порт, средняя (асть западного (зона городских пляжей) и восточного (про-лышленная зона) побережий, открытая часть западного (район функционирования городского коллектора) и восточного побережий, район пос. Мысхако (условно чистый).

3.2. Развитие ихтиопланктонных сообществ в районах с разным уровнем и источниками загрязнения

В Новороссийской бухте происходит нерест 34 пелагических 1 придонных видов рыб, относящихся к 30 родам и 24 семей-:твам (икринки 24 видов и личинки 15 видов), что составляет юлее четверти состава ихтиофауны Черного моря.

Важнейшим фактором распределения качественных и ко-шчественных показателей ихтиопланктона является степень агрязнения морской среды.

Портовая акватория. Здесь отмечены икринки и личинки 19 идов рыб с численностью икринок в среднем (12,8+2,4), ли-инок — (4,0±1,2) экз./м2, что составляет 56% от количества идов, нерестящихся в бухте (табл. 1).

Таблица 1.

Количественное распределение икринок I и .личинок рыб в различных районах Новороссийской бухты

Численность

Район экз./м2 экз./10 мин. лоз.

Порт 12,8+2,4 281,4±36,8

4,0+1,2 Ю,0±3,7

42,8+8,2 289,0±21,3

Городские пляжи 12,0±1,2 28,0±4,3

Промышленная зона 48,0 ±7,6 562,0+43,2

14,0±2,4 48,0+7,9

Городской коллектор 27,6+4,8 200,0+18,4

до заглубления стока 6,0±2,6 26,0+5,8

Городской коллектор 84,2±10,1 483,0+56,4

после заглубления стока 15,0+3,7 48,0±8,6

Открытое побережье 85,2±9,4 1168,0± 133,3

(условно чистый район) 36,4+3,6 144,0 + 14,1

Примечание. Числитель — икринки, знаменатель — личинки.

Ежегодно в уловах встречались икринки морского карася, в отдельные годы общую численность определяли икринки хамсы. Другие виды отмечались нерегулярно, плотность многих из них была единичной.

Высокая сапробность вод отразилась на качестве потомства: в среднем более половины икринок (53,6±2,4) % имели морфологические отклонения в строении.

Район средней части западного побережья (зона городских пляжей). Этот район насчитывает 25 видов ихтиопланктона (18 видов икринок, 12 — личинок). Количественные показатели в зоне городских пляжей заметно превышают таковые прежнего района. Наиболее массовыми отмечены икринки и личинки карася и хамсы (более 64 % от общей численности ихтиопланктона).

Процент аномальных эмбрионов достоверно ниже, чем в акватории порта (35,9+2,1) %. Наибольшие патологические изменения в строении отмечены у икринок карася (19,7±1,4) %, у

хамсы доля их в два, барабули — почти в четыре, ставриды и ерша — в девять раз ниже.

У массовых видов летнего ихтиопланктона наблюдается задержка в развитии на 3—5 часов. Наибольшую группу среди этих организмов составляют икринки карася и хамсы (более 30,0 %), заметно меньшую — султанки и ставриды (соответственно 19,8 и 10,9 %). Практически не установлено отставание в развитии эмбрионов морского ерша.

Анализ данных по чувствительности этапов эмбрионального развития показал высокий процент уродств у зародышей в период закладки органов, что связано с повышением уровня обмена в этот период и возрастанием чувствительности икры к неблагоприятным факторам среды. Наиболее активна реакция на антропогенное воздействие у икринок хамсы (более 50 %) и карася (40,0 %), менее — у ерша и султанки (соответственно 17,4 и 18,6 % от числа эмбрионов на данном этапе).

Открытая часть западного побережья (район функционирования городского коллектора]. В ихтиопланктонном комплексе, как и в средней части, обнаружено 25 таксонов (икринки 18, личинки 11 видов). Основу составляют икринки и личинки карася, султанки и хамсы (74 % от общей численности). В формировании ихтиопланктона, как сообщества, большое значение имеет экологическая обстановка района. Плотность икринок в поверхностных ловах в период интенсивной эвтрофикации хоз-бытовыми стоками составляла в среднем (200,0±18,4), личинок — (26,0±5,8) экз./10 мин. лов., в вертикальных — соответственно (27,6±4,8) и (6,0±2,6) экз./м2. У большинства эмбрионов (72,0+1,7)% отмечались аномалии в строении. Заглубление оголовка выпуска сточных вод на глубину 32 м и усовершенствование технологии их очистки привело не только к достоверному увеличению количественных показателей компонентов ихтиопланктона, но и к сокращению доли организмов с отклонениями в строении почти вдвое (рис. 2).

Порт

Зона городских Промышленная пляжей *> О Н А

Район городского коллсктор/ч д о после

заглядения сто к л Условно чистый РАЙОН

СП 1

10,5

Гис. 2. Количество икринок с аномалиями в строении в различных районах Новороссийской бухты (% от общего количества); 1 — жизнеспособные, 2 — аномальные особи.

Количество нежизнеспособных особей карася, хамсы и султанки достигало здесь 33,7 %, ставриды — 15,0 %, у ерша этот показатель не превышал 8,2 %.

Усиление эвтрофирования района стоками городского коллектора вызывает более заметную, по сравнению с зоной пляжей, задержку в эмбриональном развитии ихтиопланктонных организмов. Наиболее высокие показатели отмечены у карася и хамсы (более 50 %), у других видов — не более 30 %. Снижение экологического пресса приводит к достоверному сокращению доли аномальных эмбрионов. В период закладки органов реакция икринок хамсы и карася на токсическое воздействие хоз-бытовых сточных вод также выше, че'м в зоне городских пляжей (60,8 и 59,7% соответственно). Аналогичные показатели ерша и барабули близки по значению к предыдущему району.

Средняя часть восточного побережья (зона промышленных предприятий]. В этом районе отмечено более 85 % икринок и личинок рыб, нерестящихся в бухте. Их концентрация в поверхностных ловах почти вдвое выше, чем в районе городских пляжей, в вертикальных — приблизительно на том же уровне (табл. 1). Превалируют в планктоне икринки и личинки карася (32,8 %), субдоминирующее значение имеют эмбрионы султанки (24,7 %). Количество гидробионтов с отклонениями в строении составляло в среднем (36,5±2,0) %. Резистентность их к действию загрязняющих веществ различна.

В районе концентрации промышленных предприятий, где морская вода подвержена, главным образом, нефтяному загрязнению, группа организмов, отстающих в развитии, достоверно ниже, чем в зонах, эвтрофированных хозяйственно-бытовыми сточными водами (табл. 2).

Таблица 2.

Распределение эмбрионов с задержкой в развитии с различных районах Новороссийской бухты (% от общего количества)

Район вид

карась хамса султанка ставрида ерш

Городские

пляжи 31,4 + 2,0 30,9± 1,6 19,8±1,0 Ю,9±3,7 2,1+0,3

Городской

коллектор:

до заглубления

стока 55,0+3,6 51,8±2,7 28,6+2,0 26,3±3,2 20,0±2,7

после заглубления

стока 31,0±1,8 30,2 ±3,3 19,2±1,3 12,4±1,5 2,7+0,1

Промышленная

зона 17,2±0,8 14,5 ±0,0 11,6+0,3 9,7+0,9 0,2+0,0

Статистически значимы различия этих районов и по числу

нежизнеспособных эмбрионов в период закладки органов.

Открытая часть восточного побережья. Ранее этот район благодаря хорошему водообмену, благоприятным гидрологическим условиям, отсутствию источников загрязнения, считался самым благоприятным для развития морских сообществ, в частности, ихтиопланктонных. Усиление антропогенного воздействия, вызванное стоянкой судов на рейде, гибелью теплохода «Адмирал Нахимов», из баков которого происходит утечка нефтепродуктов, привело к ухудшению экологической обстановки района, что, в свою очередь, отразилось на видовом составе и количественном распределении ихтиопланктона.

В сообществе ихтиопланктона обнаружено 29 таксонов. В первые годы наблюдений концентрация организмов была почти такой же, как и в зоне сосредоточения промышленных предприятий. Усиление антропогенного пресса резко отразилось на эффективности нереста рыб, вызвав сокращение численности ихтиопланктона почти в 4 раза.

Последующие годы (1988—1990 гг.) отличались заметным ростом количественных показателей ихтиокомплекса. В распределении аномальных икринок в разные годы получены аналогичные закономерности. В целом для этого района вариабельность их незначительна: от 35,9 до 38,0 %. Утечка мазута из топливных баков затонувшего теплохода губительно отрази-

лась на жизнеспособности ихтиопланктона. Гибель организмов составила в среднем (85,2±4,3), достигая в отдельных случаях 100 %.

На этом участке прослежена тенденция к снижению группы эмбрионов с задержкой в развитии по сравнению со средней частью восточного побережья, однако эти различия не подтверждены данными статистического анализа. Процент уродств икринок на IV этапе идентичен таковому предыдущего района.

Район Мысхако (условно чистый район). Здесь встречаются все обнаруженные в бухте представители ихтиопланктонного комплекса, количественные показатели которых достоверно превышают таковые всех изучаемых районов (табл. 1). Доля аномальных эмбрионов составляла в среднем (10,3±0,9) %, т. е. различия по сравнению с другими участками достоверны на высоком уровне значимости. Задержка в эмбриональном развитии икринок не установлена, процент уродств в период диф-ференцировки и закладки органов минимален (табп. 3).

Таблица 3.

Количество аномальных икринок на IV этапе развития в различных районах Новороссийской бухты (% от количества на данном этапе)

вид

Район карась хамса

султанка

ерш

Городские пляжи Промышленная зона Городской коллектор Открытое побережье (условно чистый)

40,0+4,0 52,6+4,0 18,6+2,7 17,4 + 2,4

37,8+2,6 42,5+5,6 17,3 + 3,1 15,1+2,8

59,7 + 5,0 60,8+4,1 19,5 + 2,8 18,2+3,4

5,2 ±0,7 4,7 + 1,1 4,0 + 1,4 3,9+0,8

Многолетние полевые наблюдения позволили выявить ряд существенных закономерностей в развитии ихтиопланктонного сообщества Новороссийской бухты, выражающиеся в заметных различиях качественных и количественных показателей; соотношении жизнеспособных икринок и эмбрионов с аномальными признаками в строении; задержке в развитии эмбрионов; высокой чувствительности икры на неблагоприятные факторы среды в период дифференцировки и закладки орга-

нов. Эти признаки наиболее выражены в районах, эвтрофиро-ванных хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Усиление антропогенного пресса в последние десятилетия привело к сокращению численности икринок в отдельных районах бухты в 3—4, личинок — в 6—8 раз.

ГЛАВА 4. Изучение состояния ихтиопланктонных сообществ в районе сброса нефтесодержащих и хозяйственно-бытовых

сточных вод

Результаты полевых наблюдений, проведенных на различном удалении от выпусков сточных вод, позволили изучить состояние ихтиопланктонных сообществ в условиях хронической интоксикации нефтесодержащими и хоз-бытовыми сточными водами.

Используя двухфакторную модель дисперсионного комплекса (в качестве оцениваемых факторов выступали направление и расстояние от оголовка выпуска сточных вод), удалось получить данные, указывающие на то, что направление и расстояние существенны не в отдельности, а вместе. На примере изменчивости растворенного кислорода в зоне городского коллектора и содержания нефтепродуктов в районе выпуска сточных вод нефтебазы показано, что наибольшая доля фак-ториельной дисперсии приходится на взаимодействие факторов (64,2 и 66,0% соответственно). Фактор «направление» характеризуется в первом случае нулевой дисперсией, во втором — составляет 5,1 %. На эффект второго фактора приходится 19,7 и 24,3% соответственно. Это обстоятельство дало возможность оценивать радиус влияния сточных вод нефтебазы «Шесхарис» и городского коллектора на жизнеспособность ихтиоллзнктэна.

4.1. Развитие ихтиолланктона в районе глубоководного выпуска сточных вод нефтебазы «Шесхарис»,

С 1966 г. в Новороссийской бухте функционирует крупнейшая в нашей стране нефтебаза «Шесхарис», ежесуточно сбрасывающая в море 44 тыс. м3 сточных вод, содержащих до 40 мг/л нефтепродуктов. В 1977 г. вступили в строй новые очистные сооружения мощностью 288 тыс. м3 (флотаторы), концентрация нефтепродуктов в которых составляет более 20 мг/л. В последующие годы (1985—1992 гг.) содержание их в сточных водах снижено до 14,0 мг/л. 14

В этом районе наблюдается закономерность: увеличение количества ихтиопланктона по мере удаления от выпуска неф-тесодержащих сточных вод. В радиусе 25 м от стока концентрация икринок составляла (214,0±30,9), личинок — (14,0± ±2,1), в 500 м от него — достоверно выше ((500,0±89,1) и 34,0±3,7) экз./Ю мин. лов. соответственно). Данные различия наиболее выражены в горизонтальных ловах.

Доля эмбрионов с отклонениями в строении в 25 метрах от источника загрязнения составляла в среднем 56,9%, в 200—39,4%, в радиусе 500 метров — 22,8%. Таким образом, с вероятностью 95%, можно утверждать, что только в 500 м от оголовка выпуска сточных вод количество икринок с отклонениями в строении достоверно ниже, чем в 25 м от него.

В вертикальных ловах количество нежизнеспособных эмбрионов непосредственно у стока равнялось в среднем 50,0, а в 500 м — всего 12,4%, т. е. различия достоверны на высоком уровне значимости. Таким образом, влияние нефтёсодержа-щих сточных вод на жизнеспособность ихтиопланктона сказывается в радиусе до 500 метров. Среди аномальных икринок наибольший процент зафиксирован у хамсы (15,1%), карася (14,9%) и султанки (13,0%), заметно меньшим он был у ставриды (9,0%), минимальная доля отмечена у эмбрионов ерша (3,2%).

4.2. Развитие ихтиопланктона в районе функционирооания * городского коллектора

Городской коллектор сдан в эксплуатацию в 1975 г., с 1979 г. работает на полную мощность. Ежесуточно в море поступают более 50 тыс. м3 сточных вод от предприятий: рыбозавод, колбасная фабрика, молокозавод, автокомбинат, химчистка, радиозавод и т. д.

Сточные воды содержат в среднем: кислорода — 1,5 мл/л, БГЖ5 — 1,50 мг/л, окисляемость — 8,0 мг 02/л, ХПК — 30,0 мг Ог/л, взвешенных веществ — 15,0 мг/л, хлороформ-растворимых — 15,0 мг/л, нефтепродуктов — 15,0 мг/л, жиров — 6,0 мг/л.

Распределение компонентов ихтиопланктона по всем участкам в районе коллектора равномерное. В горизонтальных ловах численность икринок составляла в среднем (258,0+43,4), личинок — (18,0+4,3) экз./Ю мин. лов., в вертикальных —

15

почти в два раза ниже. У стока количество патологических эмбрионов достигало 72,1 %, в радиусе 25 м на долю аномальных приходилось в среднем (55,2+7,6)%, в 500 м — (39,5± ±3,9)%, в 1000 м — (22,8±2,6)%, т. е. радиус влияния хоз-бытовых сточных вод вдвое превышал таковой нефтесодер-жащих. Чувствительность икринок массовых видов рыб на воздействие сточных вод городского коллектора заметно выше.

Характер поражения икринок хоз-бытовыми и нефтесодер-жащими сточными водами идентичен и начинается с нарушения целостности структуры оболочки (деформация, помутнение).

На начальных этапах развития (I—II) у аномальных эмбрионов наблюдались различные размеры бластомеров, помутнение плазменного диска, отсутствовала сегментация желтка.

Для III этапа характерна нечеткая выраженность зародышевой полоски и нечетко обозначены глаза, не просматривается сегментация тела зародыша, отмечается сжатие желточной массы. У карася на спинной стороне зародыша и желтке отсутствуют меланэфоры.

На IV стадии развития отсутствуют туловищные сегменты, что свидетельствует об аномальном развитии в процессе всего эмбрионального периода. На теле, жировой капле и желтке икринок не обнаружена пигментация (меланофоры). Формирующийся зародыш деформируется, более выражено сжатие желточной массы.

На V—VI этапах развития, помимо перечисленных признаков, у всех видов, кроме икринок морского ерша, отмечалось замедление пульсации сердца: у хамсы и карася от 30 до 40, у ставриды и султанки от 50 до 60 ударов в минуту. Пульсации сердца ерша — 53—55 раз в минуту. У одной группы зародышей наблюдался небольшой изгиб задней части хорды, у других — дугообразное или Б-образное искривление, у третьих — свертывание зародыша в спираль, что, видимо, связано с тем, на каком этапе начинается поражение эмбриона.

У личинок зафиксирована задержка роста, замедленная резорбция желточного мешка, искривление хвостового отдела позвоночника, отсутствие хвоста. 16

ГЛАВА 5. Изучение влияния нефтесодержащих

и хозяйственно-бытовых сточных под на массовые виды ихтиопланктона в экспериментальных условиях

Результаты экспериментальных исследований выявили различную чувствительность икринок и личинок массовых видов рыб к действию хозяйственно-бытовых и нефтесодержащих сточных вод в условиях острой и хронической интоксикаций. Средняя продолжительность жизни эмбрионов султанки, карася и хамсы в неразведенных сточных водах городского коллектора приблизительно одинакова (соответственно (8,4 + 0,7), (11,0+0,4) и (10,0+0,3), ерша — заметно выше ((17,4+0,5) часа).

Продолжительность жизни икринок и личинок морского карася в концентрированных сточных водах (разведение сточной воды морской в соотношении 1 : 1, 1 : 2, 1 : 4) колебалась от (27,1 ±0,9) до (39,0+2,3), хамсы — от (28,2+0,8) до (40,0+ +3,6) часов и была достоверно ниже такового показателя эмбрионов султанки (соответственно (32,8+1,2) и (52,8+2,6) и морского ерша (от (35,5 + 1,7) до (57,0+3,6) часов). В значительно разведенных сточных Ъодах (1 : 25 и 1 :50) продолжительность жизни подопытных эмбрионов возросла более, чем в два раза.

Выживаемость гидробионтов в неразведенных сточных водах нефтебазы — в три-четыре раза выше, чем в аналогичных водах коллектора, в незначительно разведенных — почти в два, а в емкостях с разведениями 1 : 25 и 1 : 50 — в полтора раза выше. В контроле особи прожили 7 суток, затем опыт был прекращен.

Исходя из вышеизложенного следует, что устойчивость компонентов ихтиопланктона к действию нефтесодержащих и хоз-бытовых сточных вод в условиях острой и хронической интоксикации укладывается в следующую схему: морской ерш ->■ султанка хамса —>- морской карась.

ГЛАВА 6. Выделение индикаторных организмов из общего ихтиопланктона

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о наибольшей чувствительности к антропогенному воздействию икринок карася и хамсы.

При выделении индикаторных организмов, которые можно использовать в качестве тест-объектов, необходимо сочетание полевых и экспериментальных данных, т. к. несовпадение результатов по оценке чувствительности по данным одних и других наблюдений может быть обусловлено различными причинами. Отклонение в развитии гидробионтов зависит не только от токсичности среды, но и от многих других не всегда контролируемых условий, в которых проводятся наблюдения.

Для решения этой задачи обобщен гидробиологический и гидрохимический материал по 14-ти экологически разнородным участкам бухты в летний период 1981 —1990 гг.

В качестве гидробиологических характеристик использовались количество икринок и доля их с аномальными признаками в строении в горизонтальных и вертикальных ловах. Гидрохимическая обстановка характеризовалась семью показателями (см. главу 3). Четыре гидробиологических и семь гидрохимических показателей формировали вектор, характеризующий конкретную ситуацию в конкретном году и месяце (табл. 4).

Таблица 4.

Оценка чувствительности массовых видов ихтиопланктона к изменениям гидрохимических условий (итоги пошагового регрессионного анализа]

Вид

Горизонтальный лов

количество 1 доля ано-экз./Ю мин. I мальных, язв. 1 %

Вертикальный лов

числен- доля ано-

ность, мальных,

экз./м2 %

Среднее

Хамса Султанка Ставрида Карась Ерш

0,15(1)

0,27(4)

0,00(0)

0,33(2)

0,15(1)

0,00(0)

0,48(7)

0,61(7) 0,54(5) 0,62(7) 0,41(3)

0,00(0) 0,00(0) 0,24(3) 0,00(0)

0,00(0) 0,47(4) 0,43(4) 0,00(0)

0,00(0) 0,00(0) 0,11(1) 0,00(0)

0,36(3) 0,37(3) 0,00(0) 0,00(0)

0,00(0) 0,11(1) 0,30(5) 0,48(7)

0,46(4) 0,50(5) 0,50(4) 0,64(7)

0,00(0) 0,00(0) 0,00(0) 0,30(4)

0,00(0)

0,40

0,14

0,11

0,37

0,07

Примечание. 1. Первое число — значение Г?2; в скобках — число гидрохимических показателей в информативном комплексе. 2. Числитель —

июньская проба, знаменатель — июльская. 3. Нулевой показатель детерминации приведен в случаях, где не установлено статистически достозер-ной регрессии численности (или выживаемости) ихтиопланкто'на на комплекс гидрохимических показателей.

В качестве качественной оценки чувствительности видов выступали два взаимосвязанных показателя. Первый из них — квадрат множественного коэффициента корреляции (показатель детерминации — Я2). В статистическом смысле он представляет собой долю дисперсии признака функции, определяемую изменениями комплекса показателей-аргументов. В нашем случае функция — гидробиологические, аргументы — гидрохимические показатели. Вторая оценка чувствительности — число гидрохимических показателей, включенных в информативный комплекс. Это число показателей, соответствующее максимальному значению коэффициента корреляции в рамках достоверной регрессии.

В оценке чувствительности одинаково информативны численность икринок и число их с морфологическими отклонениями в строении.

Полученные результаты позволяют заключить, что в качестве тест-объектов могут рассматриваться только икринки хамсы и карася. Для них средний показатель детерминации составляет 0,40 и 0,37 соответственно, против 0,07 для ерша, 0,11 и 0,14 соответственно для ставриды и султанки.

Первая оценка чувствительности — показатель детерминации имеет И — распределение и поэтому не подлежит дисперсионному анализу. На вторую оценку указанные ограничения не распространяются и поэтому для числа гидрохимических показателей в информативном комплексе оказалось возможным исследование структуры изменчивости по совокупности данных.

Дисперсионный анализ подтвердил выводы об одинаковой информативности двух гидробиологических характеристик ихтиопланктона и различную чувствительность видов к изменению гидрохимических условий.

По итогам сравнения среднего числа признаков в информативном комплексе наиболее чувствительными видами вновь оказались икринки хамсы и морского карася (табл. 5).

Таблица 5.

Среднее число гидрохимических показателей с информативном комплексе для различных видов ихтиопланктона

Вид ЧИСЛО ПСЖА2»АТЬАЕН

х ш с л |к АРАСь (СУЛТАНКА е р щ 5 А

5,'О

2,0 < ¡1.5

Примечание. «+)> — статистически достоверные значения на 5% уровне значимости, «—» — недостоверные.

Оценки их чувствительности не различаются, но достоверно превышают таковые для любого из трех оставшихся видов. Для хамсы и карася среднее число показателей в информативном комплексе составляло 5,5 и 5,0 соответственно.

Таким образом, вышеуказанные виды могут использоваться в качестве тест-объектов в экспресс-методах при оценке уровня загрязнения морских акваторий.

ВЫВОДЫ

1. В Новороссийской бухте происходит нерест 34 пелагических и придонных видов рыб, относящихся к 30 родам и 24 семействам, что составляет более четверти состава ихтиофауны Черного моря. В портовой части отмечено 56% видов, нерестящихся в акватории бухты, в районах, загрязненных хозяйственно-бытовыми сточными водами — 73,5, нефтесодер-

жащими — более 85%.

2. Количественное распределение икринок и личинок рыЬ в значительной степени обусловлено уровнем загрязнения водных масс. В относительно чистом районе открытого побережья численность ихтиопланктона в вертикальных ловах составляла в среднем 122 экз./м2, в горизонтальных^ — 1312 экз./ 10 мин. лов. В зоне промышленных предприятии эти

показатели в два раза, в районе городских пляжей — б четыре, в акватории порта — почти на порядок ниже.

3. Усиление антропогенного пресса на морскую биоту в последние десятилетия вызвало сокращение численности икринок рыб в три-четыре, личинок — в шесть-восемь раз. Дальнейшее загрязнение прибрежных вод может привести не только к снижению плотности ихтиопланктона, но и к исчезновению отдельных амдоз.

4. Развитие ихтиопланктона в условиях загрязнения морской среды промышленными, нефтесодержащими и хозяйственно-бытовыми сточными водами отрицательно сказывается на качестве потомства, что подтверждается постоянным нахождением в планктоне патологических икринок и личинок рыб. Наибольшее количество аномальных эмбрионов отмечается в порту (53,6%) и у хозяйственно-бытового коллектора (72%). В районах концентрации промышленных предприятий и городских пляжей доля таковых в два, в открытых — в пять-семь раз ниже самых загрязненных участков.

5. Влияние сточных вод городского коллектора (мощность 50 тыс. м3 сутки) сказывается на жизнеспособность ихтиопланктона на расстоянии до 1000 метров, нефтесодержащих сточных вод (мощность 288 тыс. м3 сутки) — в радиусе до 500 метроз.

6. В районах, подверженных хроническому антропогенному воздействию, отмечается задержка в развитии эмбрионов на 3—5 часов и высокий процент уродств в период дифферен-цировки и закладки органов.

7. Поражающий эффект источников антропогенного воздействия выражается следующими аномалиями:

I — II этап эмбрионального развития икринок — помутнение плазменного диска, отсутствие сегментации желтка;

III этап — сжатие желточной массы, нечеткая выраженность зародышевой полоски и обозначенности глаз, отсутствие сегментации тела зародыша;

IV этап—отсутствие туловищных сегментов, пигментации на теле, жировой капле и желтке эмбрионов, деформация зародыша, сжатие желточной массы;

V—VI этап — замедление пульсации сердца эмбрионов, изгиб хорды зародыша, S-образное искривление или свертывание зародыша в спираль.

V личинок отмечается задержка роста, замедленная рс-

зорбция желточного мешка, искривление хвостового отдела позвоночника, отсутствие х&оста.

8. Результаты экспериментальных исследований показали различную резистентность икринок и личинок массовых видоЬ рыб к нефтесодержащим и хозяйственно-бытовым сточным водам. Устойчивость видов ихтиопланктона по отношению к ним снижается в следующей последовательности: морской ерш султанка хамса ->- морской карась.

9. Высокая чувствительность эмбрионов карася и хамсы на воздействие антропогенных факторов в естественных условиях, подтвержденная результатами экспериментальных наблюдений, позволяет рекомендовать икринки этих видов в качестве тест-объектов и индикаторных организмов при оценке уровня загрязнения морских акваторий.

10. Использование предлагаемых тест-объектов дает возможность разработать более достоверные, менее трудоемкие и более дешевые методы оценки ущерба морской биОтб в результате загрязнения морей, а также прогнозировать развитие ихтиопланктонных сообществ в районах с повышенной антропогенной нагрузкой, совершенствовать стандартные существующие методики подсчета ущерба в условиях аварийного И хронического загрязнения.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Гидробиологический контроль в оценке ёлияния сброса нефтесо-дсржащих вод на морские экосистемы Новороссийской бухты // Нефтепромысловое дело. М. : ВНИИОНТ, 1984, № 1. С. 47—49 (соавторы Р. И. Смоляр, М. Р. Халилова).

2. Изменения ихтиофауны Новороссийской бухты в условиях антропогенного вс^здействия // Многолетняя динамика структуры прибрежных экосистем Черного моря. Краснодар, 1984, С. 100—107.

3. Гидробиологические исследования в районе функционирования глубоководного выпуска нефтебазы «Шесхарис» (1980—1985 гг.) // Защита окружающей среды и охрана труда. Новороссийск, 1^85. С. 96—105 (соавторы Р. И. Смоляр, М. Р. Халилова, Л. Г. СтеПанец).

4. Адаптационные способности популяции барабули в условиях антропогенного воздействия // Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным факторам среды. Тез. докл. Ростов-на-Дону, 1987. С. 146—147.

5. Гидробиологические исследования в районе функционирования городского канализационного коллектора // Тез. докл. Всесоюзной научной конференции «Вклад молодых ученых-комсомольцев в решение современных проблем океанологии и гидробиологии». Севастополь, 1987. С. 15— 16 (соавторы Н. С. Березенко, М. Р. Халилова).

6. Развитие морских экосистем в условиях эвтрофирования и нефтяного загрязнения // Тез. докл. III Всесоюзной конференции по морской биологии. Севастополь, 17—21 октября 1988 (соавторы Н. С. Березенко, М. Р. Хапилова).

7. Влияние сточных вод городского коллектора на развитие массовых видов рыб Новороссийской бухты // Актуальные вопросы экологии и охраны Азовского моря и Восточного Приазовья. Краснодар, 1990. С. 276—278.

8. Состояние морских экосистем открытого побережья Новороссийской бухты в районе сброса хозяйственно-бытовых сточных вод // Фауна и экология некоторых видов беспозвоночных и позвоночных животных Предкавказья. Краснодар, 1990. С. 89—91 (соавторы Р. И. Смоляр, М. Р. Ха-лилова, Н. С. Березенко).

9. Влияние процессов рекреации на морские экосистемы курортного побережья // Актуальные вопросы экологии и охраны природы. Экосистемы черноморского побережья. Краснодар, 1991. Ч. II. С. 272—274 (соавторы Р. И. Смоляр, М. Р. Халилова).

10. Развитие икринок морского карася в сточных водах городского коллектора // Актуальные вопросы экологии и охраны природы. Экосистемы черноморского побережья. Краснодар, 1992. Ч. I. С. 138—141.

11. Развитие икринок барабули в сточных водах городского коллектора // Актуальные вопросы экологии и охраны природы. Экосистемы черноморского побережья. Краснодар, 1991. Ч. I. С. 141—144.

12. Развитие икринок морского ерша в сточных водах городского коллектора // Актуальные вопросы экологии и охраны прироры. Экосистемы черноморского побережья. Краснодар, 1991. Ч. I. С. 144—147.

13. Использование регрессионного анализа для оценки состояния их-тиопланктона Новороссийской бухты в условиях антропогенного воздействия // Материалы межреспубликанской конференции «Социально-экологические проблемы Черного моря». (Керчь, 26—28 марта), 1992. Ч. II. С. 36—37 (соавтор М. Р. Халилова).

14. Выделение тест-объектов из ихтиопланктонных сообществ для оценки уровня загрязнения морских акваторий // Материалы межреспубликанской конференции «Социально-экологические проблемы Черного моря». (Керчь 26—28 марта) 1992. Ч. II. С. 39—40.

15. Разработка рекомендаций по снижению уровня загрязнения моря отходами рыбной промышленности '/ / Материалы межреспубликанской конференции «Социально-экологические проблемы Черного моря». (Керчь, 26—28 марта) 1992. Ч. II. С. 40—41 (соавторы Н. С. Березенко, Н. В. Лукина, Р. И. Смоляр, М. Р. Халилова).

16. Развитие морских экосистем Новороссийской бухты в условиях нефтяного загрязнения // Материалы Международной конференции «Оценка расположенных на суше источников загрязнения морей, омывающих государства СНГ». Севастополь, 6—10 апреля 1992. С. 41—44 (соавторы Р. И. Смоляр, М. Р. Халилова).