Структура и динамика донных природных комплексов береговой зоны Черного и Белого морей

Папунов, Дмитрий Валерьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Структура и динамика донных природных комплексов береговой зоны Черного и Белого морей
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Структура и динамика донных природных комплексов береговой зоны Черного и Белого морей"

На правах рукописи

Папунов Дмитрий Валерьевич

СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ДОННЫХ ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ ЧЕРНОГО И БЕЛОГО МОРЕЙ

Геоэкология - 25.00.36.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2009

з с я;;:

003460399

Работа выполнена в лаборатории морского природопользования Государственного океанографического инсгтута им. H.H. Зубова

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор А.Н. Камнев

Официальные оппоненты - доктор географических наук

H.H. Митина

доктор географических наук ДЛФащук

Ведущая организация - Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова

Защита диссертации состоится «°?-3» 2009 года в // ч. на заседании Совета ВАК по

защите кандидатских и докторских диссертаций Д.002.046.03 при Институте географии РАН по адресу: 119017 г. Москва, Старомонетный пер., 29. Факс: (495) 959-00-33

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии РАН. Автореферат разослан «_» декабря 2008 г.

Учёный секретарь Диссертационного <

кандидат географических наук ^yf^f Л. С. Мокрушина

Диссертационного совета,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Интерес к изучению береговой зоны моря объясняется расширением хозяйственного использования ее природных ресурсов, что требует детального анализа структуры подводных ландшафтов и их динамики. Основы исследований в этой обласга географии заложены в работах К.К. Маркова, Е.Ф. Гурьяновой, В.В. Шаркова, K.M. Петрова.

Преобладающая часть современных исследований подводных ландшафтов, или донных природных комплексов (ДПК) ориентирована на изучение их пространственной структуры, оставляя в стороне вопросы динамики. Исследование явлений и процессов без учета их временной изменчивости является недостаточным, поскольку отсутствие данных о динамике исследуемых ДПК в значительной степени затрудняет возможности прогноза последствий реализуемых хозяйственных проектов. Таким образом, для оценки природно-ресурсного потенциала и выработки стратегии устойчивого использования береговой зоны моря и для разработки регламентов ее охраны представляется целесообразным использование ландшафтных методов

Цель работы - выявление закономерностей структуры и динамики (сезонной, межгодовой и катастрофической) донных природных комплексов береговой зоны моря на примере ключевых участков Черного и Белого морей:

Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих основных задач:

1. Обзор существующих подходов и методов изучения динамики ландшафтов суши, береговых геоморфологических систем и донных биоценозов.

2. Проведение сезонных, межгодовых ландшафтных съемок модельных полигонов и составление крупномасштабных карг подводных ландшафтов (масштабом 1:10000).

3. Выявление геоэкологических особенностей выделенных ландшафтов и проведение сравнительной оценки их структуры в разных физико-географических условиях.

4. Оценка межгодовой, сезонной изменчивости щученных ландшафтов, типизация их состояний.

5. Выделение на черноморском полигоне исследований участков береговой зоны моря с катастрофическими изменениями подводных ландшафтов и получение их количественной характеристики.

6. Разработка предложений по хозяйственному использованию исследованных участков береговой зоны, с учетом особенностей их ландшафтной структуры и динамики.

Предмет и объект исследования. Структура и динамика донных природных комплексов (ДПК), в границах исследованных участков береговой зоны Черного (п-ов Абрау, Мыс Малый Утриш) и Белого (Кандалакшский залив, губа Нильма) морей в диапазоне глу бин от 0 до 40 м (рис.1).

Выбор полигонов проводился с учетом наибольшей представительности типов ДПК, которые располагаются в интервале глубин от береговой лшии до изобат 40 м, где естественные динамические процессы проявляются наиболее интенсивно. Они сформированы в условиях моря с выраженными и невыраженными приливно-отливными явлениями и граничат с различными геоморфологическими типами берегов.

Азовское море . -: .

.Сочи

... ..' . ' /■л-; У

<Каидалагаца ' ■ . . : /;'

■"К ■ : - . 4 V '¿м-?' Кольский п-ов

. ;;Ч ' -

/ -X

Полигон х иатвоеан'Ж\ Ч 'ж..... /

Белое море

Квмь • г^СЬпоефою

о-ва.. . ...

а 6

Рис. 1. Полигоны исследований в Черном море (а) и в Белом море (б)

Личный вклад автора в исследования. Автор принимал непосредственное участие в организации, планировании и проведении экспедиционных работ, сборе и обработке полученного материала Постановка задач, методические подходы и теоретические обобщения также принадлежат ангору. Моделирование структуры течений и расчет волновой нагруженности акватории выполнены совместно со специалистами ГОИН и ИО РАН (И.М. Кабагченко, ЕВ. Борисовым и АЛ. Бреховских), что отражено в совместных публикациях.

Научная новизна. Впервые была изучена ландшафтная структура участка прибрежной зоны моря, сформированная под воздействием приливных течений (Кандалакшский залив, Белое море), а также ландшафтная структура подводной части берегового оползня (полуостров Абрау, Черное море). Выявлены основные факторы динамики подводных ландшафтов для изученных участков: изучена их сезонная, межгодовая и катастрофическая динамика Основные защищаемые положения:

• Физико-географические особенности формирования донных ландшафтов исследуемых регионов.

• Выявленные закономерности ландшафтной структуры береговой зоны Белого (губа Нильма, Кандалакшский залив) и Черного море (п-ов Абрау, мыс Малый Утриш).

• Индикаторы динамики и состояний ДПК (сезонных, годовых, многолетних) изученных полигонов и ее масштабы.

• Закономерности динамики подводных ландшафтов береговой зоны.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Выявленные закономерности структуры и динамики ДПК исследуемых участков Белого и Черного морей могут использоваться для развития геоэкологических исследований окраинных и внутренних морей.

2. Результаты исследований могут служить основой при планировании различных видов хозяйственной деятельности в исследованных районах.

3. Установленные механизмы и индикаторы динамики ДПК могут быть использованы при прогнозировании возможных последствий природных и антропогенных изменений в береговой зоне моря.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на конференциях: посвященной 50-леппо ИПГ им. академика Е.К. Федорова и посвященной 70-леппо дрейфа станции «СП-I» (ИПГ им. академика Е.К. Федорова, г. Москва, 2006, 2008 г), XI Международной ландшафтной конференции (МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, 2006 г), Международной Береговой конференции (ЮОИОРАН, г. Геленджик, 2007 г), конференции студентов и молодых ученых «Ломоносов - 2008» (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, 2008 г), конференции «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (ИБП РАН, Москва, 2008 г.), а также на научных семинарах в Государственном Океанографическом Инсппуте (г. Москва, 2008 г) Институте Географии РАН (г. Москва, 2008 г.) и в Научном Центре UNIFOB (г. Берген, Норвегия, 2008 г).

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них в журналах, рекомендованных ВАК -1 работа

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, изложенных на 163 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 42 каргами и схемами, 16 таблицами и 15 фотографиями. Список литературы содержит 158 наименований, из них 9 на иностранных языках.

Глава I. Основные понятия и подходы к изучению динамики подводных ландшафтов морских мелководий

Возникновение и развитие подводного лавдшафтоведения тесно связано с развитием ландшафтоведения суши. Первые упоминания о подводных ландшафтах встречаются в работах Л .С. Берга (1916, 1925, 1945), C.B. Калесника (1937), Б.Б. Полынова (1953), К.К. Маркова (1970) и связаны, прежде всего, с признанием существования подводных ландшафтов как таковых. По мере развития направления даются различные определения подводному ландшафту (Панов, 1950; Гурьянова, 1959; Петров, 1971; Поярков и Преображенский, 1980; Игнатов, 1979; Мануйлов, 1982; Гершанович и Федоров, 1984).

В последние годы большое внимание уделяется нзучешпо антропогенного воздействия на подводные ландшафты (Митина, 1999а; Беспалова, 2007; Наумов, 2008), предлагаются различные методы оценки ресурсного потенциала (Митина 19966, 1998), разрабатывается концепция устойчивости подводных ландшафтов (Митина 2005,2008).

Под термином «данный природный комплекс (ДПК)» в настоящей работе понимается относительно однородный участок дна, характеризующийся единством взаимосвязанных компонентов: лигогенной основы (донных осадков в пределах активного слоя или поверхности коренной породы), придонной водной массы и населяющих их морских организмов (Мануйлов, 1982). Используемый термин ДПК рассматривается как понятийная, а не таксономическая категория.

Под термином «береговая зона моря» в работе подразумевается прилегающая к суше часть моря, ограниченная со стороны суши береговой линией, а со стороны моря 30-40-мегровой изобатой, где резко снижается освещенность, действие ветрового волнения на дно, исчезают массовые поселения донных организмов, а также сглаживаются сезонные различия основных гидрологических характеристик вод.

Под термином динамика подразумевается совокупность процессов изменений в ДПК под воздействием внешних и внутренних факторов. Изменения происходят как при неизменной структуре (смена состояний), так и при изменении структуры и самого ДПК. Состояние - обозначает более или менее длительные отрезки существования природного комплекса, характеризующиеся определенными свойствами его структуры (Мамай, 1992,2005). В зависимости от длительности, были изучены различные внутригодовые и годовые состояния. Как и в ландшафтоведении сущи, по временным масштабам, основными типами д инамики ДПК предложено считать сезонную, межгодовую и катастрофическую.

Глава П. Методы ландшафтных исследований структуры и динамики береговой зоны моря

Основная часть фактического материала была получена автором в процессе 6 леших и 3 зимних экспедиций, выполненных в период с 2005 г по 2007 г, проводимых лабораторией морского природопользования Государственного Океанографического института, на полигонах Черного (июнь-июль 2005-2007 гг.. январь-февраль 2006 г.) и Белого (август 2005-2007, февраль 2006.2007 гг.) морей по гранту РФФИ №05-05-46843 «Динамика донных природных комплексов (ДПК) прибрежно-морской зоны». Ландшафтная съемка выполнялось методом ландшафтного профилирования и описания ключевых точек (станций) (Петров, 1974; Федоров, 1982; Мануйлов, 1987, Вилкова, 2005). Сбор полевых материалов проводился с использованием водолазного метода За вргмя работы проложено и описано 27 ландшафтных профилей (13 из которых выполнялись повторно в течение грех лет) и выполнено около 100 комплексных описаний на точках, проведено около 40 рекогносцировочных погружений.

В каждой точке фиксировались глубина, форма рельефа, характер донных отложений, видовой состав и проективное покрытие водорослей-макрофитов. Для фиксирования сезонных состояний ДПК нами проводились измерения биомассы водорослей-макрофитов (13 точек).

Рис, 2. Приливные течения на поверхности в губе Нильма (беломорский полигон исследований): а) максимальный отлив; б) максимальный прилив по данным инструментальных наблюдений

Совместно со специалистами ИО РАН и ГОИН (АЛ. Бреховских, Е.В. Борисовым), по данным инструментальных наблюдений, было выполнено моделирование пространственно-временной структуры приливных течений на Беломорском полигоне (рис. 2.).

Рис. 3. Распределение энергии спектра волн в зимнее (а) и летнее (б) время (черноморский полигон

исследований)

На основе метода, разработанного в ГОИН (Кабатченко, Матушевский. 1995), для Черноморского полигона рассчитана волновая нагрузка акватории в зависимости от времени года (рис. 3).

Кроме полевого материала в работе использованы литературные и фондовые материалы по гидрометеорологическому режиму и физико-географических условиях исследуемых регионов. С использованием биоиндикационного метода были проведены измерения биомассы и минерального состава водорослей. В качестве батиметрической основы для построения ландшафтных карт использованы навигационные карты из фонда ГОИН.

Глава Ш. Физико-географические условия и ландшафтная структура полигонов исследований

При выборе полигонов исследований основным условием выступает различие в природных условиях: находиться в различных географических зонах, быть сопредельным с различными типами берегов, находиться в условиях моря с выраженными и невыраженными приливно-отливными явлениями, различной степенью волновой нагрузки. Оба полигона исследований характеризуются наличием ценных промысловых водорослей и рекреационных ресурсов.

Беломорский полигон исследований расположен на карельском побережье Кандалакшского залива Белого моря, на двух граничащих друг с другом участках: губе Нильма и часта побережья пролива Великая Салма (рис. 4). Основной причиной выбора Кандалакшского залива д ля размещения полигона исследований явилось то, что он находится в условиях замерзающего моря с выраженными приливными явлениями.

Акватория Нильмогубы. Вследствие сложного характера береговой линии и подводного рельефа, скорости приливных течений в различных участках акватории Нильмогубы имеют неодинаковые значения (Бреховских, Папунов, 2008) и для этого участка исследований являются основным фактором ландшафтной дифференциации (Папунов, 2007). Так, для участков с высокими скоростями приливных течений характерны ландшафты с псефитовыми грунтами и хорошо развитым водорослевым покровом, а для участков со средними и низкими скоростями приливных течений характерны ландшафты с преобладанием псаммитовых отложений и разреженной растительностью. Выделенные ДПК типизируются по принадлежности к характерным элементам побережья фиардово-шхерного расчленения: ДПК бухт, ДПК узких проливов и морских порогов (табл. 1.).

Для открытого участка береговой зоны - пролива Великая Салма, расположенного за пределами губы, где скорости приливных течений приблизительно одинаковы, а береговая линия менее изрезана наблюдается четко-выраженная глубинная поясность в распределении ДПК, которая связана преимущественно с изменением освещенности, интенсивности волновой нагрузки и ледовой абразии с глубиной. Здесь выделяются следующие типы ДПК: ДПК приливной осушки, ДПК подводного склона, ДПК аккумулятивных равнин (табл. 1).

Рис.4. ДПК беломорского полигона исследований (легенда в табл. I)

Таблица 1

ДПК беломорского полигона исследований_

1 ДПК с низкими скоростями течений (0,05 - 0,1 м/с)

Бухты

2 литораль сублитораль

слабонаклонные (<15°) слабонаклонные (<15°)

3 валунно-галечная илисго-песчаная с включениями валунов илистые заиленная дресва, гравий

0-1 м 0-1 м 0-2 м 0-1 m 0-1 м 1-5 м 2-5 5-15

4 - Fucus Нитчатки, Fucus СОЛОН- Tosiera Нитчатки, Laminaria Phvllophora brodiae,

distichus, F. distichus, F. чаковые manna. Macoma saccharína. Anfeltia sp.,

vesiculosas, vesiculosas, Mva травы M)1ilus balthica, Mva Anfeltia sp„ Musculus laevigatus.

Rhodvmenia, arenaria edulis*, Мха arenaria Tridonta Stiela rustica.

нитчаткц arenaria borealis, Potamilla reniformis

Chorda Scoloplos

tomentosa armiger

1 2 3 4 5 13 14 15

* в местах с опресненными водными массами

1 ДПК со средними скоростями течений (0,2-0,5 м/с)

выровненный берег

2 литораль сублшораль

слабонаклошоые (<15°) слабонаклонные (<15°) наклонные (>15°)

3 валунно-галечная илисго-песчаная с включениями валунов илистые заиленная дресва, гравий

4 №03 м 0-1 м 0-1 м >15 м 2-7 м 5-12 M

Fucus distichus, F. vesiculosas, Rhodvmenia, Chorda tomentosa, нитчатки Нитчатки, Fucus distichus, F. vesiculosus, Mya arenaria Rhodvmenia sp., Desmarestia sp.. Nereis virens, Astarte illiptica Laminaría saccharína, Anfeltia sp., Phvllophora brodiae Phyllophom brodiae, Anfeltia sp., Desmarestia sp.. Asterias ruberts, Urasterias lincki

1 2 3 16 6 10

1 ДПК с высокими скоростями течений (>0,5 м/с)

проливы и морские пороги

2 литораль сублитораль

слабонаклонные (<15°) слабонаклонные (<15°) наклонные поверхности (>15°)

3 Валунно- Илисго- Валунно- Дресвяно- Валунно- Валунно- Заиленные Дресвяно-

галечная песчаная дресвяные с щебнистые с дресвяные дресвяные валуннo- щебнистые

выходами включениями с выходами дресвяные

коренных валунов коренных

пород пород

4 0-05 м 0-1 м 2-7 м 7-12 м 2-7 м 1.5-7 м 2-7 м 7-12 м

Facas Нитчатки, Fucus РЬуНорЬога Fucus Fucus Laminaria Phyllophom

distichus, F. Fucus serratas. ЬгосИае, serratus, serratas. saccharína, brodiae,

vesiculosas, distichus, F. Laminaria Сго.'.хамег Lminaria Laminaria Anfeltia sp., Ptilota sp.,

Rhodymema vesiculosus, digitata. рарро5и.% digitata, saccharína, L Phyllophom Palmaria

нитчатки. Mya Corallina, \Jrasterias Corallina, digitata. brodiae palmate

Chorda arenana Uthotamnion /¿лей, Сурппа Lithotamnion Corallina,

tomentosa 'апейса Uthotamnion

2 3 И 12 8 7 6 9

1 - местности, 2 - сложные урочища, 3 - урочища, 4 - ряды и мозаики фаций (по К.М. Петрову, 1969)

ДПК Беломорского полигона, классификация на 1-й ступени проводится по интенсивности скоростей приливных течений, на 2-й ступени - по элементам фиардово-шхерного берега, на 3-й ступени -

по принадлежности к экологическому ярусу морского дна, на 4-й ступени - по морфомегрическим характеристикам поверхности дна, на 5-й ступени - по гранулометрическому составу, на 6-й ступени - по интервалу глубин, на 7-й ступени - по ассоциациям водорослей макрофигов и биоценозам макрозообентоса.

Черноморский полигон исследований расположен на побережье полуострова Абрау (Черноморское побережье Кавказа), в районе мыса Малый Утриш. Основной причиной выбора полуострова Абрау для размещения полигона исследований является волновая активность прибрежных вод и характер берега, с которыми связаны особенности ландшафтной структуры дна в данном районе.

В пределах изучаемого участка Черноморского побережья Кавказа выделяется два типа берега: абразионный, выработанный во флише - сформированный под действием волновой абразии и абразионный выработанный в оползневом теле - сформированный под действием обвально-оползневых явлений и волновой абразии (Вилкова, 2005).

Для абразионного берега, выработанного во флише характерен высокий, крутой клиф, узкий пляж и скалистый бенч. Вследствие активного действия ветровых волн, ДПК изучаемого участка носят чепсо выраженную глубинную зональность (рис.5 а). Для данного участка выделяются следующие типы ДПК, таксономический ранг которых сопоставим со сложными урочищами: ДПК бенча, выработанного во флише и ДПК заиленных равнин (табл. 2).

Обший относительно монотонный характер побережья осложняется гигантскими оползнями. Мыс Малый Утриш, в районе которого велись исследования и прилегающая территория образованы оползневьм телом (Болдырев, 1957).

Профиль подводного берегового склона у обвально-оползневого берега выработанного в оползневом теле имеет более резкие очертания, а ландшафтная структура участка сложнее, чем у описанного выше. Здесь выделены (Палунов, 2006) следующие типы урочшц: ДПК валунно-глыбовой, валунно-глыбовой и глыбово-дресвяной отмостки, ДПК валунно-галечных и глыбово-дресвяных банок и ДПК детритовых и песчано-илистыхравнин (рис.5 б).

Выделенные ДПК Черноморского полигона классифицируются следующим образом: на 1-й ступени выделение урочшц проводится по генезису и степени осложненности оползнями, на 2-й ступени -по форме рельефа, на 3-й ступени - по уклону дна, на 4-й ступени - по гранулометрическому составу донных отложений, на 5-й ступени - по глубине, на 6-й ступени - по ассоциациям водорослей макрофитов и биоценозам макрозообентоса (табл. 2).

Рис. 5. ДПК черноморского полигона исследований (тип берега: а - абразионный, выработанный во флише, б - обвально-оползневой, выработанный в оползневом теле) (легенда в табл. 2)

Таблица 2

ДПК черноморского полигона исследований____

1* абразионные (не осложненные оползнем)

2 бенч

3 слабонаклонные поверхности (< 15°)

крупная галька, средний и крупный валун обнаженные флишевые породы

4 0-1 м 1-2 м 2-8 м 8-18 M

нет Dibphusfasciola, Polysiphonia opaca, Ceramiumáliatwn, Enteromorpha compressa Cystoseira spp., Corallirta mediterránea Phyllophora nervosa, Codium verm.

1 2 3 4

1 абразионные (осложненные оползнем)

2 отмостка банки и скопления глыб

слабонаклонные поверхности (<15°) наклонные поверхности субгоризошальные поверхности наклонные поверхности

3 крупн. и ср. галька крупн. и ср. валун песок с вкл. валунов, ср. и мелк. гальки (о, н/о) глыбы, крупн. валун, мелк. и ср галька (н/о) ср. и крупн. валун (н/о) крупн. и средний валун (о) ср. и мелк. валун, (и/о) крупн. и ср. валун (н/о)

4 0-1 м 1-2 м 2-6 м 4-6м 5-12 м 8-15 м 15-20 m 4-8 15-20 8-12 10-30

Dibphusfasciola, Polysiphonia opaca, Ceramium ciliatum, Enteromorpha compressa Cystoseira spp., Cladostephus spongiosus, Corallina mediterránea Cystoseira crinitia, Cbarbata, Cystoseira spp., Corallina mediterráneo, Phyllophora nervosa, Codium vermilara Phyltophora nervosa, Codium vermilara Phyllophora nervosa Cystoseira spp, Corallina mediterráneo, I'hylbphora nervosa, Codium vermilara Phyllophora nervosa Phylbphom nervosa, Codium vermilara PhyUophom nervosa

5 6 7 S 9 10 11 12 13 14 15

1 аккумулятивные (частично осложненные оползнем)

2 равнины

слабонаклонные поверхности (<15°)

3 детриговые с включениями гравия и мелких валунов песчано-илистые

4 20-23 м >23 м

Phyllophora nervosa. Venus gallina, Donax tninculus, Scapharca inaequivaiis, Lucinella divaricata, Spisula triangula, Tellina (Moerella) tenuis, Modiolus phaseolinus, Яарапа thomasiana Рhylbphora nervosa (неприкрепленная форма), Venus gallina, Donax trunculus, Anudara sp. Lucinella divaricata, Spisula triangula, Tellina (Moerella) tenuis. Modiolus phaseolinus, карала thomasiana

16 17

* 1 - местаосга, 2 - сложные урочища, 3 - простые урочища, 4 - мозаики и ряд ы фаций (по Петрову, 1969)

Глава IV. Динамика ДПК черноморского и беломорского полигона исследований Сезонная динамика ДПК береговой зоны Черного моря и Белого моря. В качестве основного индикатора смены сезонных состояний ДПК в работе принята биомасса и количество видов макрофитов. Донные сообщества водорослей четко реагируют на изменения окружающей среды, а также хорошо читаются при дешифрировании аэрофотоснимков.

Беломорский полигон исследований. В береговой зоне Белого моря сезонная динамика ДПК связана в Основном с изменением освещенности, температуры, волновой нагрузки и ледовой абразии. В годовом состоянии подводных ландшафтов здесь выделены зимние, весенние, летние и осенние состояния. Критериями выделения сезонных состояний является наличие состояние ледового покрова: зимние состояния - устойчивый покров, весенние - активное таяние, летние - отсутствие, осенние -формирование. Основные характеристики выделенных сезонных состояний показаны в таблице 3, составленной как по литературным данным (гидрометеорологические данные, количество видов макрофигов), так и по полевым наблюдениям (биомасса макрофигов, ледовый режим).

Таблица 3

Основные характеристики состояний ДПК беломорского полигона исследований

Зимние состояния Весенние состояния Летние состояния Осенние состояния

Температура, на поверхности °С -04-1 +1-6-8 +10- 15 +8-1

Соленость на поверхности, %с 26-29 26-22 23-25 25-26

Продолжительность светового дня, час. 4-7 8-12 12-24 8-12

Кол-во суммарной солнечной радиации. кал/см"мин 0,1-3 5-12 10-15 10-3

Наличие и состояние ледового покрова Устойчивый, мощность 03 -1 м Неустойчивый ,ледоход Отсутствует Неустойчивый, припай

Кол-во видов макрофитов глубина 0-2 0-10 ид 50 нд

2-7 25-30 нд 45-50 нд

7-12 15-20 нд 28-30 нд

12-15 - нд 8-10 нд

Биомасса макрофитов, кг/м1 0-2 0-1.1 нд 3.0-34 нд

2-7 24-3 нд 44-54 нд

7-12 0,1-0,2 нд 0.3-04 нд

Длительность состояния, суг. 70-90 30-40 60-70 50-70

нд- нет данных

Для характеристики сезонных изменений построена карта процентного соотношения значений летней и зимней биомассы водорослей полигона (рис.6). Ее анализ показывает, что максимальные сезонные изменения биомассы (до 100%) наблюдаются в интервале глубин от 0 до 8 м, наименьшие (менее 10%) - на глубинах более 15 м, что позволяет сделать вывод о затухании сезонной динамики с глубиной.

Рис. 6. Соотношение (%) значений зимней и летней биомассы макрофигобентоса беломорского полигона

исследований

Черноморский полигон исследований. Для подводных ландшафтов береговой зоны Черного моря особенности сезонной динамики ДПК определяются, главным образом, интенсивностью волнения и температуры. В годовом состоянии ДПК выделяются зимние и летние состояния. Критериями выделения состояния выбраны сроки развития сезонных форм макрофитов - зимних и летних. Основные характеристики выделенных сезонных состояний ДПК показаны в таблице 4, составленной как по литературным данным (гидрометеорологические данные, количество видов макрофитов) так и по полевым наблюдениям (биомасса макрофитов).

Таблица 4

Основные характеристики состояний ДПК черноморского полигона исследований_

Осенне-зимние состояния Весенне-летние

Температура, на поверхности, °С 6-12 12-20

Соленость на поверхности, %с 175-18,3 16.8-17,2

Кол-во суммарной солнечной радиации. Мдж/м~ 117-352 502-760

Средняя длина волн (при обеспеченности 50%), м 16 12

Кол-во 0-2 3540 40

макрофитов 2-7 30 45-50

ю 7-15 17 25-30

Биомасса 0-2 0.1 -0,2 0,3-0.5

макрофитов. кг/м2 2-7 2,3-2.6 4.5-5.0

7-15 0,3-05 0,8-1.2

Длительность состояния, сут. 150-180 180- 220

Для характеристики сезонных изменений построена карта процентного соотношения значений летней и зимней биомассы водорослей полигона (рис.7). Ее анализ показывает, что максимальные сезонные изменения биомассы (до 80%) наблюдаются в интервале глубин от 0 до 2 м, наименьшие (менее 10%) - на глубинах более 20 м, что позволяет сделать вывод о более медленном затухании сезонной динамики с глубиной в Черном море, по сравнению с Белым морем.

Рис. 7. Сезонная изменчивость (%) значений биомассы сообществ макрофитобентоса черноморского

полигона исследований

Получено, что сезонная динамика в Белом море затухает на 5 м ближе к поверхности, по сравнению с Черным морем, что связано с развитием зимой на Беяом море ледового покрова и низкой инсоляцией.

500т

глубина 2 м

глубина 4 м

Рис. 8. Содержание элементов (мкг/г) в тшвдме водоросли Суйоте/га ЬагЬаю в зависимости от времени года и глубины в районе м. Малый Утриш (черноморский полигон исследований)

Геохимический фон в береговой зоне также претерпевает изменения. В качестве индикатора состояния среда выбрано содержание некоторых металлов в талломах наиболее распространенной на Черном море многолетней бурой водоросли Суаояет ЬагЬага. По данным проведенных нами анализов выявлено, что концентрация элементов как 7л, Ре, Си, Сс1 выше зимой, что связано со снижением интенсивности процессов метаболизма в водорослях в данный период. Содержание РЬ и Мп, напротив, выше в летний период (рис.8.), это объясняется повышением концентрации данных элементов, поступающих с поверхностным стоком с суши. Результаты анализов подтверждают многочисленные данные о сезонном изменении минерального состава водорослей (Хрисгофорова, 1989; Камнев, 1989; Золотухина, 1993;Бурдин, 1998 и др.).

Межгодовая динамика ДПК полигонов исследований

Беломорский полигон. В качестве примера проявления межгодовой динамики приводится факт заиления дна и склонов пролива Черная Салма в период между наблюдениями 2006 г. и 2007 г.

Условные

........ Субгорнзонталышя илисто-песчаная осушка с

куртинами фукхеово-хордовых сообществ

— Средне-крутые валунно-дресвяные склоны, покрытые ' 0 ' еооб-ми ламинарии и литотамниона

Средне-крутые слегка-заиленные валунно-дресвяные "" 'склоны, покрытые сооб-вами ламинариииулыгы

- - • Средне-крутые еильпо-заиленные валупно-Оресвяные

склоны, под разреженными сооб-вами ламинарии Пологонаклонные щебнисто-дресвяными склоны под фи.ъюфороными сооб-вами с разнообразными формами гудок и нсцидий

Границы между ДПК - четкие ---нечеткие

in: vtvt vi v»vi сгг.ё >

-------_______

Ш (

обозначения

Пологонаклонные слегка-заиленные щеонисто-дресвяные "" r*'J склоны под сооб-вами филлофоры

..... Пологонаклонныесильно -зтаенные щебнисню-дресвяные

склоны под разреженными сооб-вачи филлофоры :-:-:-:-:-"-:- башенные дресвяные субгоризонталмше поверхности -.---.-;-.-.-. поо разреженными ламинариевыми сооб-вами

,..... Заиленные дресвяные суигоризоитальиые поверхности

- под разреженными фи.пофоровыми сооб-вами

Субгоризонтальное дно пролива сложенное дресвяно-UV.'.V." щебнистыми грунтами с сооб-вами филлофоры и мидий-ными щетками

ШШ Выходе/ коренных пород покрытые сооб-вами ламинарии

Рис.9. ДПК восточной части пролива Черная салма (беломорский полигон) по данным ландшафтной

съемки 2006 и 2007 гг.

При сравнении результатов ландшафтной съемки 2006 и 2007 г. (рис.9) выяснилось, что основные изменения ландшафтной структуры выразились в изменении состава донных отложений и, как следсгвие - в проективном покрытии и видовом составе водорослей. Так, в результате заиления нижних частей склонов пролива снизилось проективное покрытие макрофитов Lamiiaria spp. и Alaria sp. на 15-20%. Из структуры бентосных сообществ практически исчезли губки и мвдии.

Черноморский полигон исследований. Опираясь на литературные данные и собственные наблюдения, нами выявлены некоторые изменения в ландшафтной структуре черноморского полигона исследований. В основном эти изменения проявляются в ареалах распространения макрофитов. По данным В.Б. Возжинской (1971) и А.А. Калугиной (1971) и Е.И. Блиновой (1971) нижняя граница распространения массовых поселений цистозейры (Cystosiera barbata. С. crinitia) на мысе Малый Утриш 35-40 лег назад проходила на глубине около 32 м, а верхняя граница распространения водоросли Phyllophora nervosa составляла 12-15 м. С учетом этих данных, а также полученных данных о ландшафтной структуре полигона построена карта распределения цистозейровых сообществ на начало 70-х годов (рис. 10 а).

На сегодняшний день нижняя граница произрастания массовых поселений цисгозейры на м. Малый Утриш зафиксирована наш на глубине 8-9 м (рис. Ю б), а верхняя граница распространения филлофоры проходит по изобатам 9-10 м. Таким образом, проведенные исследования подтверждают многочисленные данные о сокращении зоны фитали в Черном море, которые происходят в результате снижения

Рис. 10. Зона распределения цистозейровых сообществ по данным съемки 1971 г. (а) и 2007 (б) на мысе Малый Утриш (черноморский полигон исследований)

В результате проведенных исследований выяснилось, что в районе работ площади занятые цистозейровыми сообществами с начала 70-х годов сократились на 66%, а ее запасы - на 19%.

Катастрофическая динамика ДПК береговой зоны Черного моря в районе м. Малый Утриш. Мыс Малый Утриш является оползневым телом (Болдырев, 1957).

Древние оползнеЕые явления в районе исследований повлекли за собой изменения в береговой зоне, на площади около 5 км2. В таблице 5, составленной по результатам наших исследований, сравнены сопряженные между собой участки измененные (рис. 56.) и не измененные (рис. 5а) оползневыми явлениями (при одинаковой площади).

Таблица5

Основные компоненты и характеристики ДПК до и после оползня

Характеристики и компоненты ДПК Не оползневой участок Оползневой участок

Характер рельефа Пологонаклонный, слаборасчлененный Сильнорасчпененньш, с большими перепадами глубин, крутыми (до 90°) склонами

Отложения Площадь псефитовых отложений, % 3 56

Площадь псачигово-алевригшвых отложений, % 73 44

Площадь скальных выходов, % 23 -

Продолжение табл. 5

Фитобентосные сообщества Доминирующие виды Cystoseira crinitia, Corallina meditarrenea, Codium verrmlara, PhyUophora nervosa Enteromorpha compressa, Cystoseira barbata, С crinitia, Corallina meditarrenea, Codium vemulara, PhyUophora nervosa

Среднее проективное покрытие, % 10-20 30-50

Суммарная биомасса, кт/м2 1,4-2,8 6-9

ДПК Общая длина границ вьщелов, м 4800 54218

Количество вьщелов (урочища) 4 7

Частный ПРП (1 м7кг/год) PhyUophora nervosa 0,0160,018 0,023

Cvstoseira barbata, С. crinitia 0,025-0,037 0,025-0,075

При визуальном обследовании побережья были обнаружены участки с потенциально возможными

оползневыми явлениями, способными вызвать катастрофические изменения в ландшафтной структуре береговой зоны моря. К таковым относятся участки, сопряженные с абразионным типом берега. Представляется возможным предположить, какие изменения могут произойти в береговой зоне, в случае возобновления оползневых процессов. К основным из них можно отнести: увеличение расчлененности рельефа и площадей, занятых псефитовыми отложениями (по отношению к псамитово-алевриговым), увеличение проективного покрытия и биомассы макрофитобентоса, повышение ландшафтного разнообразия и мозаичности, увеличение запасов водорослей, снижение пригодности ДПК для размещения марикулыурных хозяйств с применением гидробиотехнических сооружений (ГБТС), увеличение частного природно-ресурсного потенциала (ПРП), рассчитанного по методике Н.Н. Мипшой (2005).

В главе IV проведена сравнительная характеристика ландшафтной структуры черноморского и беломорского полигонов исследований. Выявлены основные сходства и различия (табл. б).

Таблица 6

Основные черты ДПК беломорского и черноморского полигона исследований_

Компоненты ландшафта, процессы Черноморский полигон Беломорский полигон

Географический пояс, зона* умеренный пояс, теплобореальная зона умеренный пояс, холоднобореальная зона

Тип моря внутреннее Окраинное

Соленость (лето/зима). %с 16.8/183 26/29

о Температура (лето/зима), °С 6-8/18-20 -1/16

8 (П Е 3 Ледовые условия отсутствует Мощность до 0,5 м, продолжительность до 4-5 чесяцев

Приливные явления Слабо выражены Правильные, полусуточные высотой до 0,8-1,2 м. Скоросп течений достигают 3 м/с.

L. Волновая нагрузка Длина волн (50% обеспеченность), 16 м зимой и летом -12 м. Слабая, зимой - отсутствует иэ-за ледового покрова

ь Тип берега Абразионный, абразионно-ахкумулятивный, местами оползневой Фиардово-шхерный

£ 2 Элементы рельефа Рельеф расчлененный (банки, каньоны)^ Рельеф спокойный

1 а С м Отложения Псефшовые - 56% Псамитово-алевритовые - 44 Псефитовые -10% Пзсмтгшво-алевритовые - 62% Смешанные - 28%

Наибольший уклон дна 9СР 20Р

Продолжение таблицы 6

Биогенное звено Видовое разнообразие махрофитобенггоса 120 140

Структура сообществ макрофигобентоса 28,3% - многолетние 15,3% - однолетние 14,7%- сезонные лешие 11,7% - сезонные зимние 64,4% - многолетние 2% - однолетние 26,6% - сезонные летние 2% - сезонные зимние

Доминирующие и эдификаторы виды махрофитобентоса Enleromorpha compressa, Cystoseira barbota, С. crinitia, Corallina meditarrenea, Codium vermilara, Phyüophora nervosa Fucus spp., Ascophyllum nodosum, Enleromorpha monostroma, Cladophora rupestris, Chorda spp., Laminaria saccharina, Ldigitata, Alaria sp., Phvlbphora brodiae, Corallina officinalis

Общая (суммируется по основным типам ДПК) биомасса макрофшобеитоса. кг/м2 6-7 10-12

Доминирующие и эдификаторы виды макрозообентоса Venus gallina, Spisula triangula, Modiolus phaseolinus, Mytilus gaüoprovincialis, Xonlho poressa, Rapana thomasiana Macoma balthica. Mya arenaria, Tridonta borealis, Mytilus edulis, Asterias néens, Crossaster papposus, Modiolus modiolus. Nereis virens

Ланашафтообразуюшие факторы (по уменьшению воздействия) 1. Г идроклиматический режим 2. Тип берега и береговой рельеф 3. Подводный рельеф 4. Волновая нагрузка 5. Донные отложения 6. Антропогенная нагрузка 1. Гидроклимагический режим 2.Тип берега и береговой рельеф 3.Подводный рельеф 4.Приливные течения 5. Донные отложения 6. Ледовый покров 7. Антропогенная нагрузка

Количество ДПК Местностей 3 3

Сложных урочищ 5 4

Простых урочищ 10 7

Рядов фаций 17 16

Проявления динамики ДПК Сезонная - изменение температуры вод - изменение волновой нагрузки - изменение освещенности - изменение видового состава и биомассы макрофшпбешоса - изменение температуры - изменение освещенности - возникновение/исчезновение ледового покрова - изменение видового состава и биомассы макрофигобентоса

Межгодовая - изменение границ ареалов произрастания водорослей - изменение границ распространения и состава донных отложений

Катастрофическая - обвально-оползневые явления - катастрофические штормы - экзарационные процессы литоральной зоне

Антропогенное воздействие, степень Рекреационное, слабое Рекреационное, слабое

Приоритетные направления природопользования Рекреация, марикультура мидий, марикультура устриц Марикультура ламинарий, марикультура мидий, псиикультурные хозяйства

* - по классификации K.M. Петрова (1969)

Основные различия регионального уровня, безусловно, связаны с климатическими условиями района и характером связи моря с океаном. На более локальном уровне ландшафтные особенности полигонов определяются распределением преобладающих фунтов и динамикой водных масс и ледовой абразией. Так, выявлено, что при одинаковой площади полигонов, площадь заиленных отложений на беломорском полигоне выше на 46%, чем на черноморском, при этом, верхняя граница их распространения совпадает с урезом воды (в данном случает за урез воды принимается среднее значение уровня в период малой и полной воды) (тогда как на черноморском полигоне верхняя граница заиленных

отложений располагается на глубине 15 м), что свидетельствует о более интенсивных процессах осадконакопления в Белом море и менее интенсивной волновой нагрузке.

Установлено, что максимальная биомасса на беломорском полигоне развивается на 3 м глубже по сравнению с черноморским. Это связано с такими лавдшафтообразующими факторами как температура и освещенность. Кроме того, макрофигобенгосные сообщества беломорского полигона с характеризуются более высоким видовым разнообразием по сравнению с черноморским. Наибольшим видовым разнообразием на обоих полигонных характеризуются ДПК твердых грунтов в интервале глубин от 2 до Юм.

Глава V. Хозяйственное использование изученных участков

Беломорский полигон исследований. Рассчитан частный природно-ресурсный потенциал - ПРП (Митина, 2005), полученные значения не позволяют планировать сбор водорослей в изученных ДПК, вследствие их низких запасов (табл. 7).

Таблица7

Частный природно-ресурсный потенциал (т/га/год) ДПК беломорского полигона для сбора водорослей

вьделов на ландшафтной карте Zostera marina Fucus spp. Laminaria spp. PhyUophora brodiae

1,4.13,16 - - - -

2 - 1,3-1,7 - -

3 - 0.4-0,8 - -

5 3.8 - - -

6 - - 2.0-25 -

7 - - 3.0-3,3 -

8 - - 3,3-4,2 -

9 - - - 0.3-0,4

10 - - - 0.2-0,3

11 - - 3.34,2 -

12 - - - 0.3-033

14 - - 1,3-1,7 -

15 - - - 0,08-0,2

В соответствии с методикой, предложенной Н.Н. Мипшой (Митина, 2005) проведена оценка ДПК по степени их пригодности для культивации ламинарии и мидии (табл.8).

Исследованный участок облагает необходимым набором природных свойств, необходимых для культивирования бурой водоросли ламинарии, а также моллюсков - мидии съедобной. Культивирование ламинарии в изучаемом районе возможно с установкой гцдробиотехнического сооружения (ГБТС), либЬ на искусственном привнесенном субстрате. В связи с вероятностью периодического заиления донных отложений, мидии не рекомендуются к выращиванию на естественных субстратах.

Получено, что максимальной степенью пригодности для выращивания ламинарии (пастбищное и на ГБТС) обладают ДПК выровненного берега (наклонные ватунно-дресвяные, местами заиленные поверхности на глубинах от 2 до 7 м и слабонаклонные заиленные на глубинах более 15 м) (индекс пригодности 2 и 3), ДПК проливов и морских порогов (дресвяно-щебнистые дниша проливов и морских

порогов на глубине 7-12 м) (индекс пригодности 3). Последние два типа ДПК также являются наиболее пригодными для выращивания мидий на ГБТС (индекс пригодности 2). Пастбищное выращивание мидий может быть затруднено из-за периодического заиления донного субстрата (табл.8).

Таблица 8.

Степень пригодности ДПК беломорского полигона исследований для размещения марикультуры

№№ выделов на Инлекс пригодности ДПК для

ландшафтной пастбищного выращивания пастбищного выращивания мидий на

карте выращивания ламинарий ламинарий на ГБТС выращивания мидий ГБТС

1-5 0 0 0 0

6 2 1 0 1

7 2 1 0 1

8 1 1 0 1

9 2 0 0 1

Ю 0 2 О 1

И 1 1 0 1

12 0 3 1 3

13 0 0 0 0

14 0 1 0 0

15 0 1 0 1

16 0 3 0 3

О—не пригодные. 1 - огрантено-пригодные, 2 - среднепригодные, 3 - пригодные

Непригодными для выращивания, как ламинарий, так и мидий являются ДПК литоральной зоны. Вследствие низких скоростей течений, ДПК бухт (слабонаклонные заиленные поверхности от 2 до 15 м) также являются непригодными для выращивания мидий на ГБТС и пастбищного выращивания ламинарий.

Черноморский полигон исследований. Рассчитан частный природно-ресурсный потенциал изученных ДПК, полученные значения не позволяют рассматривать промысел водорослей как перспективное направление природопользования в районе исследований (табл.9).

Таблица 9

Частный природно-ресурсный потенциал (т/га/год) ДПК черноморского полигона для сбора водорослей

№№ вьыелов на ландшафтной карте СуЛозат ЬагЬаш, СсгтИю. Рк\йорНога пеп-ом

1,2.5,6.17 - -

3 0,25-0,5

4 - 0,160,42

7 0,75-1,0 -

8 0.25-0,375 -

9 0.63-0,75 -

10 - 0,25-0,4

11 - 0,160,25

12 0,5-0,75 -

13 - 0,160,25

14 - 0,160,4

15 - 0,16-0,25

16 - 0,16

Проведен анализ ДПК полигона на пригодность размещения марикультурных хозяйств (мидийных и устричных) с применением ГБТС. Получено, что наиболее пригодны аккумулятивные дегритовые и илисто-песчаные поверхности на глубинах более 20 м (индекс пригодности 2). Наименее пригодны ДПК слабонаклонных поверхностей бенча (до глубины 10 м), а также всех ДПК оползневого тела.

В работе рассмотрена возможность культивации моллюсков на грунте, однако, таких хищников Щхта гктшита, этот способ выращивания не целесообразен. Результаты анализа степени пригодности ДПК черноморского полигона приведены в таблице 10.

Таблица 10

Степень пригодности ДПК Черноморского полигона исследований для размещения марикультуры

№№ выделов на ландшафтной карге Индекс пригодности ДПК для выращивания с применением ГБТС

Выращивания устриц на ГБТС Выращивания мидий на ГБТС

1,23,5-15 0 0

4 1 1

16 2 2

17 2 2

0-не пригодные, 1 — ограничено-пригодные, 2 - пригодные ВЫВОДЫ

1. Применение водолазного метода при изучении ландшафтной структуры и динамики береговой зоны позволило выявить ряд его преимуществ и недостатков. С одной стороны, он позволяет проводшъ непосредственно описания ДПК, определять границы и смену состояний ландшафтов, отбирать при необходимости пробы грунта и бентосных организмов для характеристики их современного состояния, производить выборочную подводную фотосъемку. С другой - существенным его недостатком, выявленным нами в процессе исследований, является трудоемкость постановки трансекты в строго заданном месте с определенным направлением (с отклонением не более 1 м), что является необходимым условием для сравнимости результатов повторяющихся во времени наблюдений и ландшафтных описаний. Наличие при установке трансекты волнения, течений и ветра делает задачу трудновьшолнимой, а зачастую и невозможной.

2. Подводные ландшафты беломорского полигона сформированы при активном действии приливных течений. Предложена классификация ДПК, в основу которой положены различия в скоростях приливных течений. На ее основе выделены типы местностей: ДПК с высокими скоростями течений (которым соответствуют проливы и морские пороги) и ДПК со средними скоростями течений (которым соответствуют участки выровненного побережья) и ДПК с низкими скоростями течений (которым соответствуют бухты и заливы). Урочища выделяются по принадлежности к экологическому ярусу и характеру донных отложений ряды фаций выделяются по основным сообществам макрофитобенгоса Всего выделено 3 местности, 4 сложных урочища 7 простых урочищ и 16 рядов и мозаик фаций. Предложенную классификацию представляется целесообразным использовать при составлении карг

ДПК Карельского побережья Кандалакшского залива Белого моря в масштабе 1:1ОООО-1:100000.

3. Подводные ландшафты черноморского полигона сформированы под действием береговых оползневых процесоов и волнового воздействия. Выделены основные типы местностей: абразиоштые не осложненные оползневым телом, абразионно-аккумулятивные, осложненные оползневым телом и аккумулятивные, частично осложненные оползневым телом. Всего выделено 3 местности, 5 сложных урочищ, 10 простых урочшц и 17 рядов фаций. Урочища выделяются по принадлежности к мезоформам рельефа и характеру донных отложештй, ряды фации выделяются по основным сообществам макрофитобенгоса. Предложенную классификацию представляется целесообразным использовать при оостаалении карг ДПК в масштабе 1:10000-1:50000.

4. В годовом состоянии ДПК черноморского полигона впервые выделены зимние и летние состояния. Сезонная динамика ДПК обусловлена сменой интенсивности действия таких внешних факторов как: волновой активности и температуры. В качестве индикаторов сезонной динамики ДПК принята биомасса и видовой состав макрофитобенгоса. Наибольшие различия в биомассе и видовом составе (до 80%) приурочены к глубинам до 2 м, с глубиной сезонные различия биомассы и видового разнообразия уменьшаются до глубины 20 м.

5. В годовом состоянии ДПК беломорского полигона выделены основные виды состояний - летние, зимние, весенние и осенние. На Белом море сезонная динамика ДПК связана с изменением интенсивности действия и набора внешних факторов ландшафтной динамики, таких кате освещенность, температура, ледовая абразия. В качестве индикатора сезонной динамики ДПК здесь выбрана биомасса макрофигобешоса. Наибольшие сезонные изменения биомассы (до 100%) приурочены к глубинам до 5 м. С глубиной - до 15 м - сезонные различия биомассы макрофигобеттгоса уменьшаются. Сезонная динамика ДПК беломорского полигона затухает на 5 м ближе к поверхности, по сравнению с Черным морем, что связано с развитием зимой на Белом море ледового покрова и низкой инсоляцией.

6. Межгодовая динамика ДПК беломорского полигона выражена в заилении отдельных участков вдольбереговых проливов, что явилось причиной сокращении проективного покрыли багрянок = на 70%, мидий на 60% и губок на 80%. Межгодовая динамика затронула ДПК ранга сложных урочищ, количество выделов ранга рядов фаций снизилось с 16 до 13.

7. Межгодовая динамика ДПК черноморского полигона проявилась в сокращении ареала произрастания водоросли важной промысловой цистозейры в результате снижения прозрачности вод Черного моря и повышенной антропогенной нагрузки. За последние 35 лет нижняя граница произрастания водорослей Су.чю.мга ЬагЬаш и С. сгишш поднялась с глубины 32 м до 10-12 м. В связи с этим, запасы водорослей 1и полигоне исследований сократились на 19%, а площадь распространения сообществ - на 66%. Межгодовая динамика затронула ДПК ранга простых урочищ и рядов фаций.

проекгавного покрытая бенгосных сообществ (с 20 до 50%) и частного природно-ресурсного потенциала (филлофоры - с 0,016 до 0,023 юЛг/год цисгозсйры - с 0,025 до 0,075 кгЛЛгод).

9. По результатам исследований рассчитан частный природно-ресурсный потенциал береговой зоны моря. Полученные оценки не позволяют рекомендовать в изученных ДПК промысел водорослей, вследствие их низких запасов. Проведенная оценка пригодности щученных ДПК для размещения марикулътурных хозяйств позволила сделать заключение, что наиболее пригодными (индекс пригодности 2) для вырашивания устриц и мидий на черноморском полигоне являются ДПК аккумулятивных песчаных и илисто-песчаных равнин. На беломорском полигоне максимальной степенью пригодности для вырашивания ламинарии обладают ДПК выровненного берега (индекс пригодности 2 и 3), ДПК проливов и морских порогов (индекс пригодности 3). Последние два типа ДПК также являются наиболее пригодными (индекс пригодности 2) для вырашивания мидий.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

В научных изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Горин А.Н., Папунов Д.В. Проведение подводных ландшафтных исследований для последующего выбора участков под хозяйства марикультуры (на примере участка Карельского берега Белого моря) // Рыбное хозяйство, 2008, №1. - С. 82-85.

Статьи, тезисы:

2. Папунов Д.В. Катастрофическая динамика ДПК в береговой зоне полуострова Абрау. Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика// Материалы XI Международной ландшафтной конференции. Москва 2006. - С. 336-338.

3. Папунов Д.В. Приливно-отливные явления как динамический фактор лацщиафтообразования в береговой зоне Белого моря// Труды международной береговой конференции. Геленджик, 2007. - С. 4647.

4. Папунов Д.В. Сезонная динамика подводных ландшафтов прибрежно-морской зоны Черного и Белого морей// Материалы XV Международной конференции студентов и молодых ученых «Ломоносов-2008». Москва, 2008. - С. 127-128.

5. Папунов Д.В. Структура и динамика подводных ландшафтов береговой зоны Черного моря в условиях обвально-оползневого типа берега // Труда ИПГ. Москва, 2006. - С. 29-33.

6. Бреховских АЛ., Папунов Д.В. Исследование циркуляции вод системы Ругозерской губы Белого моря по результатам численного моделирования// Труды ИПГ. Москва, 2008. - С. 41-43.

7. Папунов Д.В. Межгодовая динамика донных природных комплексов береговой зоны Черного моря на полуострове Абрау// Сборник трудов Второй научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность». Москва, 2008. С.-77-79.

Подписано в печать12.12.2008 г. Заказ № 359. Тираж 100 экз. Отпечатано в ООО «Альянс ДокумешЦенгр»

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Папунов, Дмитрий Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОДХОДЫ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ДИНАМИКИ ПОДВОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ.

1.1. Развитие морского ландшафтоведения как направления географической науки.

1.1.1. О понятии ДПК- донного природного комплекса.

1.1.2. Основные факторы ландшафтообразования.

1.1.3. Типы классификаций ДПК береговой зоны.

1.2. Основные положения динамики ландшафтов суши и некоторых отраслевых дисциплин

1.2.1. Теория и методы изучения динамики ПТК.

1.2.2. Категории динамики береговыхморфосистем.

1.2.3. Индикаторы динамики бентосных фитоценозов.

1.3. Основные положения динамики донных природных комплексов.

1.3.1. Понятие динамики ДПК, состояний.

1.3.2. Факторы динамики подводных ландшафтов, динамические ряды.

1.3.3. Типы динамики донных природных комплексов.

1.4. Методики изучения динамикн ДПК.

1.4.1.Индикаторы ландшафтной динамики.

2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ ДПК БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ.

2.1. Методы изучения ландшафтной структуры береговой зоны моря.

2.2. Организация исследований.

2.2.1. Подготовительный этап.

2.2.2. Полевой этап.•.

2.2.3. Камеральный этап.

3. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ЛАНДШАФТНАЯ СТРУКТУРА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Обоснование выбора полигонов исследований.

3.2. Физнко-гсографическая характеристика Беломорского полигона исследований.

3.2.1. Метеорологические условия района исследований.

3.2.2. Гидрологическая характеристика района исследований.

3.2.3. Геолого-геоморфлогическое строение территории и рельеф.

3.3. Ландшафтная структура Беломорского полигона исследовании.

3.4. Физико-географическая характеристика Черноморского полигона исследований.

3.4.1. Метеорологические условия района исследований.

3.4.2. Гидрологическая характеристика района исследований.

3.4.3. Геолого-геоморфологическое строение территории и рельеф.

3.5. Ландшафтная структура Черноморского полигона исследований.

4. ДИНАМИКА ДПК БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ ЧЕРНОГО И БЕЛОГО МОРЕЙ.

4.1. Сезонная динамика.

4.1.1. Сезонная динамика ДПК Беломорского полигона исследований.

4.1.2. Сезонная динамика ДПК Черноморского полигона исследований.

4.2. Межгодовая динамика.

4.2.1. Межгодовая динамика ДПК береговой зоны Белого моря.

4.2.2. Межгодовая динамика ДПК черноморского полигона исследований.

4.3. Катастрофическая динамика ДПК береговой зоны Черного моря в районе м. Малый Утриш.

4.4. Сравнительная характеристика структуры и динамики ДПК полигонов исследовании.

5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ХОЗЯЙСТВЕННОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ИЗУЧЕННЫХ УЧАСТКОВ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ ЧЕРНОГО И БЕЛОГО МОРЕЙ.

5.1. Виды хозяйственной деятельности в береговой зоне, конфликтные ситуации.

5.2. Предложения по хозяйственному использованию акватории Беломорского полигона.

5.2.1. Существующее положение.

5.2.2. Сбор водорослей.

5.2.3. Культивирование морских водорослей.

5.2.4. Культивирование мидий.

53. Предложения по хозяйственному использованию акватории Черноморского полигона исследований.

5.3.1. Существующее положение.

5.3.2. Сбор водорослей.

5.3.3. Выртцивание моллюсков.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Структура и динамика донных природных комплексов береговой зоны Черного и Белого морей"

Актуальность. Интерес к изучению береговой зоны моря объясняется расширением хозяйственного использования ее природных ресурсов, что требует детального анализа структуры подводных ландшафтов и их динамики. Основы исследований в этой области географии заложены в работах К.К. Маркова, Е.Ф. Гурьяновой, В.В. Шаркова, КМ. Петрова

Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих основных задач:

• Обзор существующих подходов и методов изучения динамики ландшафтов суши, береговых геоморфологических систем и донных биоценозов.

• Проведение сезонных, межгодовых ландшафтных съемок модельных полигонов и составление крупномасштабных карт подводных ландшафтов (масштабом 1:10000).

• Выявление геоэкологических особенностей выделенных ландшафтов и проведение сравнительной оценки их структуры в разных физико-географических условиях.

• Оценка межгодовой, сезонной изменчивости изученных ландшафтов, типизация их состояний.

• Выделение на черноморском полигоне исследований участков береговой зоны моря с катастрофическими изменениями подводных ландшафтов и получение их количественной характеристики.

• Разработка предложений по хозяйственному использованию исследованных участков береговой зоны, с учетом особенностей их ландшафтной структуры и динамики.

Предмет и объект исследования. Структура и динамика донных природных комплексов (ДПК). в границах исследованных участков береговой зоны Черного (п-ов Абрау, Мыс Малый Утриш) и Белого (Кандалакшский залив, губа Нильма) морей в диапазоне глубин от 0 до 40 м.

Выбор полигонов проводился с учетом наибольшей представительности типов ДПК, расположенных в интервале глубин от береговой линии до изобат 40 м, где естественные динамические процессы проявляются наиболее интенсивно. Они сформированы в условиях моря с выраженными и невыраженными пршшвно-отливнымп явлениями и граничат с различными геоморфологическими типами берегов.

Личный вклад автора в исследования. Автор принимал непосредственное участие в организации, планировании и проведении экспедиционных работ, сборе и обработке полученного материала. Постановка задач, методические подходы и теоретические обобщения также принадлежат автору. Моделирование структуры течений и расчет волновой нагруженности акватории выполнены совместно со специалистами ГОИН и ИО РАН (И.М. Кабатченко, Е.В. Борисовым и A.JI. Бреховских), что отражено в совместных публикациях.

Научная новизна Впервые была изучена ландшафтная структура участка прибрежной зоны моря, сформированная под воздействием приливных течений (Кандалакшский залив, Белое море), а также ландгттафтная структура подводной части берегового оползня (полуостров Абрау, Черное море). Выявлены основные факторы динамики подводных ландшафтов для изученных участков: изучена их сезонная, межгодовая и катастрофическая динамика.

Основные защищаемые положения:

• Физико-географические особенности формирования донных ландшафтов исследуемых регионов.

• Индикаторы динамики и состояний ДНК (сезонных, годовых, многолетних) изученных полигонов и ее масштабы.

• Закономерности динамики подводных ландшафтов береговой зоны.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Выявленные закономерности структуры и динамики ДНК исследуемых участков Белого и Черного морей могут использоваться для развития геоэкологических исследований окраинных и внутренних морей.

3. Установленные механизмы и индикаторы динамики ДНК могут быть использованы при прогнозировании возможных последствий природных и антропогенных изменений в береговой зоне моря.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на конференциях: посвященной 50-летию ИНГ им. академика Е.К. Федорова и посвященной 70-летию дрейфа станции «СП-1» (ИНГ им. академика Е.К. Федорова, г. Москва, 2006, 2008 г), XI Международной ландшафтной конференции (МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, 2006 г), Международной Береговой конференции (ЮОИОРАН, г. Геленджик, 2007 г), конференции студентов и молодых ученых «Ломоносов — 2008» (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, 2008 г), конференции «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (ИВП РАН, Москва,

2008 г.), а также на научных семинарах в Государственном Океанографическом Институте им. Н.Н. Зубова (г. Москва, 2008 г) Институте Географии РАН (г. Москва, 2008 г.) и в Научном Центре UNIFOB (г. Берген, Норвегия, 2008 г).

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них в журналах, рекомендованных ВАК - 1 работа.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, изложенных на 146 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 42 картами и схемами, 16 таблицами и 15 фотографиями. Список литературы содержит 158 наименований, из них 9 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Папунов, Дмитрий Валерьевич

выводы

1. Применение водолазного метода при изучении ландшафтной структуры и динамики береговой зоны позволило выявить ряд его преимуществ и недостатков. С одной стороны, он позволяет проводить непосредственно описания ДПК, определять границы и смену состояний ландшафтов, отбирать при необходимости пробы грунта и бентосных организмов для характеристики их современного состояния, производить выборочную подводную фотосъемку. С другой - существенным его недостатком, выявленным нами в процессе исследований, является трудоемкость постановки трансекты в строго заданном месте с определенным направлением (с отклонением не более 1 м), что является необходимым условием для сравнимости результатов повторяющихся во времени наблюдений и ландшафтных описаний. Наличие при установке трансекты волнения, течений и ветра делает задачу трудновыполнимой, а зачастую и невозможной.

2. Подводные ландшафты беломорского полигона сформированы при активном действии приливных течений. Предложена классификация ДПК, в основу которой положены различия в скоростях приливных течений. На ее основе выделены типы местностей: ДПК с высокими скоростями течений (которым соответствуют проливы и морские пороги) и ДПК со средними скоростями течений (которым соответствуют участки выровненного побережья) и ДПК с низкими скоростями течений (которым соответствуют бухты и заливы). Урочища выделяются по принадлежности к экологическому ярусу и характеру донных отложений ряды фаций выделяются по основным сообществам макрофитобентоса. Всего выделено 3 местности. 4 сложных урочища, 7 простых урочищ и 16 рядов и мозаик фаций. Предложенную классификацию представляется целесообразным использовать при составлении карт ДПК Карельского побережья Кандалакшского залива Белого моря в масштабе 1:10000-1:100000.

3. Подводные ландшафты черноморского полигона сформированы под действием береговых оползневых процессов и волнового воздействия. Выделены основные типы местностей: абразионные не осложненные оползневым телом, абразионно-аккумулятивные, осложненные оползневым телом и аккумулятивные, частично осложненные оползневым телом. Всего выделено 3 местности, 5 сложных урочищ, 10 простых урочищ и 17 рядов фаций. Урочища выделяются по принадлежности к мезоформам рельефа и характеру донных отложений, ряды фаций выделяются по основным сообществам макрофитобентоса Предложенную классификацию представляется целесообразным использовать при составлении карт ДПК в масштабе 1:10000-1:50000.

4. В годовом состоянии ДПК черноморского полигона впервые выделены зимние и летние состояния. Сезонная динамика ДПК обусловлена сменой интенсивности действия таких внешних факторов как: волновой активности и температуры. В качестве индикаторов сезонной динамики ДПК принята биомасса и видовой состав макрофитобентоса Наибольшие различия в биомассе и видовом составе (до 80%) приурочены к глубинам до 2 м, с глубиной сезонные различия биомассы и видового разнообразия уменьшаются до глубины 20 м.

5. В годовом состоянии ДПК беломорского полигона выделены основные виды состояний — летние, зимние, весенние и осенние. На Белом море сезонная динамика ДПК связана с изменением интенсивности действия и набора внешних факторов ландшафтной динамики, таких как: освещенность, температура, ледовая абразия. В качестве индикатора сезонной динамики ДПК здесь выбрана биомасса макрофитобентоса. Наибольшие сезонные изменения биомассы (до 100%) приурочены к глубинам до 5 м. С глубиной - до 15 м - сезонные различия биомассы макрофитобентоса уменьшаются. Сезонная динамика ДПК беломорского полигона затухает на 5 м ближе к поверхности, по сравнению с Черным морем, что связано с развитием зимой на Белом море ледового покрова и низкой инсоляцией.

6. Межгодовая динамика ДПК беломорского полигона выражена в заилении отдельных участков вдольбереговых проливов, что явилось причиной сокращении проективного покрытия багрянок ~ на 70%, мидий на 60% и губок на 80%. Межгодовая динамика затронула ДПК ранга сложных урочищ, количество выделов ранга рядов фаций снизилось с 16 до 13.

7. Межгодовая динамика ДПК черноморского полигона проявилась в сокращении ареала произрастания важной промысловой цистозейры в результате снижения прозрачности вод Черного моря и повышенной антропогенной нагрузки. За последние 35 лет нижняя граница произрастания водорослей Cystoseira barbata и С. crinitia поднялась с глубины 32 м до 10-12 м. В связи с этим, запасы водорослей на полигоне исследований сократились на 19%, а площадь распространения сообществ - на 66%. Межгодовая динамика затронула ДПК ранга простых урочищ и рядов фаций.

8. Катастрофическая динамика ДПК на черноморском полигоне проявилась в быстром изменении ландшафтной структуры береговой зоны в результате оползневых процессов. Основные изменения заключались в увеличении расчлененности подводного рельефа, площадей, занятых псефитовыми отложениями (с 3 до 56%), а также увеличении биомассы макрофитобентоса (с 1,4-2,8 до 6-9 кг/м2), проективного покрытия бентосных сообществ (с 20 до 50%) и частного природно-ресурсного потенциала (филлофоры - с 0,16 до 0,23 т/га/год, цистозейры - с 0,025 до 0,075 т/га/год).

9. По результатам исследований рассчитан частный природно-ресурсный потенциал ДНК береговой зоны моря. Полученные оценки не позволяют рекомендовать в изученных ДПК промысел водорослей, вследствие их низких запасов. Проведенная оценка пригодности изученных ДПК для размещения марикультурных хозяйств позволила сделать заключение, что наиболее пригодными (индекс пригодности 2) для выращивания устриц и мидий на черноморском полигоне являются ДПК аккумулятивных песчаных и илисто-песчаных равнин. На беломорском полигоне максимальной степенью пригодности для выращивания ламинарии обладают ДПК выровненного берега (индекс пригодности 2 и 3), ДПК проливов и морских порогов (индекс пригодности 3). Последние два типа ДПК также являются наиболее пригодными (индекс пригодности 2) для выращивания мидий.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Папунов, Дмитрий Валерьевич, Москва

1. АндреевВ.Н., СтепановВ.Н. Черное море. Ресурсы и проблемы. JL: Гндрометеоиздат, 1981. 89 с.

2. Апиеиская Г.Н. и др. Морфологическое изучение географического ландшафта// Ландшафтоведение. М., АНСССН, 1963 с. 5-28.

3. Арзамасцев КС. Подводные геосистемы мелководного шельфа Японского моря: Автореф. дис. канд. геогр. наук. Иркутск, 1988,22 с.

4. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. 287 с.

5. Аэрокосмические методы геологического изучения шельфа. Л.: Недра, 1985,275 с.

6. Безруков П.Л., Лисгщин А.П. Классификация осадков современных морских водоемов// Труды ИОАН, т.32. Геологические исследования в дальневосточных морях. М., АН СССР, 1960, с. 3-14.

7. Беклемишев КВ. О природе биогеографических доказательств// Морская биогеография. М.: Наука, 1982. с. 5-11.

8. Белиникина О.А. Красные водоросли в системе биомониторинга сублиторали Черного моря. Автореф. дис. канд. биол. наук. Москва, 2005. 24 с.

9. Белорукое A.M., Пронина О.А. Плантационные устройства для выращивания Ламинарии сахаристой в Бело море. Киев: Альгологический весник №10,2001. с. 67-79.

10. Берг JI.C. Фации, географические аспекты и географические зоны// Изв. ВГО, 1945, т.77, в.З, с. 162-163.

11. Беспалова JI.A. Экологическая диагностика и оценка устойчивости ландшафтной структуры Азовского моря. Автореф. дис. док. геогр. наук. СПб., 2007,42 с.

12. Блинова Е.И. Разведение морских промысловых водорослей. Перспективное направление марикультуры// Рыбное хозяйство, 1978, №6. с.10-13.

13. Блинова Е.И. Состояние и перспективы развития марикультуры водоросли// Рыбное хозяйство, 1985, №8. с.33-37.

14. Блинова Е.И., Морские водоросли-макрофиты и травы Европейской части России. В печати.

15. Богданов В.И. Методика экспедиционных исследований береговой зоны моря. М.: Наука, 1964. 224 с.

16. Болдырев B.JI. Обвально-оползневой тип берега // Труды ин-та океанологии Т. XXI. М.: АН СССР, 1957. с. 89-104.

17. Вгткова О.Ю. Рельеф подводного берегового склона как индикатор ландшафта и распределения биоресурсов. Автореф. дис.канд. геогр. наук. Москва, 2005.22 с.

18. Bo3jicwickcui В.Б. Видовой состав, распределение и фитогеографическая характеристика донной флоры Белого моря // Донная флора и продукция краевых морей СССР. М.: Наука, 1980. с. 29-62.

19. Возлашская В.Б. Донные макрофиты Белого моря. М.: Наука, 1986.190 с.

20. Возлашская В.Б. Изучение экологии и распределения водорослей в Кандалакшском заливе Белого моря // Океанология, Т. VII, вып.6, М.: Наука, 1967. с. 1109-1118.

21. Возлашская В.Б. Макрофитобентос высокобореальных морей (холодноводно-умеренных) России. Автореф. дис.докт. биол. наук. Москва, 1996.45.с.

22. Воронин Ю.А. Теория классификации. М. 1985.240 с.

23. Востркков А.В. Природные и техногенные факторы современного развития берегов восточной части Азовского моря. Автореф. дис.канд. геогр. наук. Краснодар, 2006.28 с.

24. Вронский В.А. Эколого-географические проблемы Каспийского моря. География и природные ресурсы. М.: Издатгео, 2006. с.31-35.

25. Галкина В.Н., Кулаковский Э.Е., Кунин Б.Л. Влияние аквакулыуры мидий в Белом море на окружающую среду// Океанология, 1982. Т. 22. № 2. С. 321-324.

26. ГапочкаЛ.Д Об адаптации водорослей. М.: МГУ, 1981. 79 с.

27. Гвоздецкий Н.А. Основные проблемы физической географии: Учебное пособие для геогр. специальностей университетов. М.: Просвещение, 1979.222 с.

28. Географический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия 1983.280 с.

29. ГершановичД.Е., Федоров В.В. Морское ландшафтоведение. Новый подход к изучению океана// Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1985, №5, с 5-14.30.

Информация о работе

Папунов, Дмитрий Валерьевич
кандидата географических наук
Москва, 2009
ВАК 25.00.36

Диссертация

Структура и динамика донных природных комплексов береговой зоны Черного и Белого морей - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы