ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Каспийский регион всегда представлял интерес для российской науки. Перечень публикаций по региону включает тысячи наименований и нуждается в специальном обобщении. В последней трети XX века большой объем исследований был выполнен в ходе обоснования переброски северных рек как условия обеспечения подъема уровня моря, а также для обоснования необходимости строительства дамбы как средства предотвращения такого подъема. Многие фундаментальные исследования по оценке состояния рыбных ресурсов и биоразнообразия Каспия выполнены в КаспНИРХе. Результаты исследований последних лет отражены в серии сборников «Геоэкология Прикаспия», подготовленных сотрудниками Географического факультета МГУ под руководством Н.К. Касимова. Важным источником информации по экологическим проблемам Каспия служат обобщения в виде национальных докладов, выполненных российскими экспертами в конце XX века в рамках международного проекта «Каспийская экологическая программа» (КЭП).
Необходимость обобщения имеющихся сведений по состоянию биоразнообразия Каспийского моря послужило основанием для написания данной диссертационной работы. В основу были положены материалы Каспийского регионального тематического центра КЭП по коммерческим биоресурсам, КаспНИРХа, Института водных проблем РАН, Института прикладной экологии Республики Дагестан, Зоологического института РАН, МГУ, национальных докладов Российской Федерации «Проблемы состояния окружающей среды Прикаспийского региона» (1998 г.) и «Состояние и сохранение биологического и ландшафтного разнообразия Прикаспийского региона» (2000 г.), собственных материалов автора, а также литературных источников.
В результате стало возможным рассмотреть состояние и дать прогноз изменению биологического разнообразия Каспийского бассейна, и тем самым закрепить российский приоритет исследований в данной области.
5
Цель и задачи исследований. Высокая напряженность экологической ситуации в Прикаспийском регионе, угроза деградации природных комплексов береговой зоны и экосистемы моря предопределили цель работы, связанную с оценкой современного состояния Волго-Каспийского региона России и факторов, определяющих его биологическое разнообразие. Исходя из указанной цели, были поставлены следующие задачи:
- дать оценку факторам, определяющим биологическое разнообразие Волжско-Каспийского региона;
- определить состояние и перспективы развития морских сообществ;
- описать основные типы сообщества побережий;
- оценить экологическое состояние водохранилищ Волго-Камского каскада;
- установить факторы риска для биологического разнообразия исследуемого района;
- обобщить сведения по особо охраняемым территориям Каспийского региона;
- предложить рекомендации по охране и восстановлению биологического разнообразия исследуемого региона.
Научная новизна. Впервые состояние экосистемы Каспийского моря рассматривается с учетом сохранения разнообразия его биологических ресурсов в комплексе с динамическими процессами Прикаспийского региона, ландшафтным строением Северного Каспия, социально-экономическими условиями. Показана связь антропогенного изменения бассейна Волги, влияние загрязнений, колебания уровня моря и стока рек на биологические ресурсы не только морских сообществ, но и сообществ побережий, а также водохранилищ, формирующих бассейн Каспийского моря. Впервые приводится полный список редких и исчезающих видов рыб, описываются чувствительные ландшафты и экотопы, приводятся сведения по уязвимым местообитаниям и периодам.
Практическая значимость. Полученные результаты позволяют утверждать, что:
6
- современное состояние биологического разнообразия на любом уровне не выходит за пределы вековых флюктуации и может рассматриваться как нормальное.
риск утраты каких-либо видов при существующем уровне хозяйственного воздействия, скорее всего, ничтожен.
- увеличение загрязнения акватории выше существующего уровня может привести к заметному снижению полезной биологической продукции, но едва ли приведет к исчезновению каких либо видов.
Выводы исследования позволяют боле точно прогнозировать процессы в экосистеме моря и оценивать возможные последствия хозяйственной деятельности, такие как загрязнение моря при добыче углеводородного сырья или сброса неочищенных балластных вод, перелов рыб, нарушение путей их миграций или инвазии случайных вселенцев.
Основные положения, выносимые на защиту. В настоящей работе защищается статус биологического разнообразия Прикаспийского региона и факторы риска, влияющие на его сохранение в российском секторе Каспийского моря. Отмечается, что недостаточная межгосударственная координация природоохранной деятельности, наряду со сложностью управления состоянием окружающей среды и эксплуатацией природных ресурсов Каспия, нарушениями режима особо охраняемых природных территорий и акваторий оказывает на биологическое разнообразие моря не меньшее отрицательное влияние, чем загрязнение сточными водами предприятий и населенных пунктов, нефтепродуктами при судоходстве и освоении морских месторождений углеводородов.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на 4-, 5-, 6-ом съездах ВГБО (Казань, 1983; Мурманск, 1991), Всероссийских и региональных научных конференциях, Ученых советах ВНИРО (Москва), КаспНИРХа, Астраханского государственного технического университета и Института прикладной экологии (Махачкала).
1
Публикации. По теме диссертации опубликована 61 работа, из них 2 монографии.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 451 странице, состоит из введения, 6-ти глав, заключения и выводов, списка цитируемой литературы (268 названий). В приложении (62 страницы) вынесены списки видов высших растений, амфибий, рептилий, млекопитающих, рыб, а также карты и схемы редких и исчезающих видов Астраханской области, Калмыкии и Дагестана.
Глава I. Факторы, определяющие биологическое и ландшафтное разнообразие Волго-Каспийского региона
Прикаспийская низменность и Каспийское море расположены в глубокой тектонической впадине - Прикаспийской синеклизе, заложенной в палеозое и представляющей собой сложный и неоднородный участок Русской платформы. Кристаллические породы лежат на глубине более 4000 м и перекрыты палеозойскими и мезозойскими отложениями. В целом синеклиза испытывает прерывистое погружение в течение всего неогенного периода. Прогибание привело к накоплению мощных толщ неоген-антропогенных отложений, характеризующихся ритмичным чередованием морских и континентальных фаций, что указывает на колебательный характер движения, сложно сочетающийся с колебаниями уровня Каспия. В течение четвертичного периода выделяется четыре трансгрессии (бакинская, хазарская, нижне- и верхнехвалынская). На рис. 1 показаны границы Каспия в четвертичном периоде. В результате многократных трансгрессий и регрессий в четвертичных отложениях чередуются морские, глинистые, песчано-глинистые и песчаные отложения, континетальные лессовидные суглинки и аллювиальные илы.
Вдоль берегов Каспийского моря от р. Эмбы до устья р. Кумы располагаются вытянутые в широтном направлении так называемые Бэровские бугры высотой 7-20 м при ширине 200-300 м протяженностью 0,5-8 км. Ширина межгрядовых понижений - 400-500 м. Обработка космического снимка
8
"Салют" (июль 1978 г., 1:800 000) позволяет продемонстрировать роль этих форм рельефа в формировании разнообразия ландшафта (рис. 2). Широтная ориентация бугров и их частичное продолжение на литорали позволяет связывать их с аккумулятивной деятельностью отступающих на юг древних морских бассейнов с последующей переработкой эоловыми процессами.
Общий равнинный характер низменности наряду с Бэровскими буграми осложняется широкими долинами рек, полностью или частично пересыхающими летом, и уступами в рельефе, параллельными современной береговой линии. Последние можно рассматривать как элементы террас, образованных отступающим морем. Неоднородность четвертичных отложений, сформировавшихся в сложном режиме мелководного моря с учетом влияния относительно близко залегающих в разной степени минерализованных грунтов и вод, определяют большую мозаичность равнинных ландшафтов.
По-видимому, не менее разнообразны и ландшафты каспийского дна. На рис. 3 изображена структура ландшафтов территорий и акватории Каспия, отражающая картину ландшафтной организации региона. Климат Прикаспийской низменности наиболее континентальный в Европе. Зимой рассматриваемая территория находится под воздействием Азиатского антициклона и холодных северо-восточных ветров, повторяемость которых достигает 50%. Сумма активных температур - 2800-3400°С, коэффициент увлажнения - 0,55-0,44.
Средние температуры января в Прикаспии составляют 6° С, средний минимум - около 10° С (рис. 4). Абсолютный минимум температуры зимой -40° С. Напротив, лето в регионе жаркое и сухое со средней температурой 25° С, средний минимум - 30 Си более, максимум - 40° С.
Сезонный ход осадков выражен сравнительно слабо (рис. 5). Однако максимум устойчиво выражен в мае - июле, что весьма важно для формирования биоты ландшафта.
Рис. 7. Площадь Каспийского моря в периоды трансгрессивных фаз
(по Клиге, 1998)
1- 250-300 тыс. л.н.; 2 - 40-50 тыс. л.н.; 3- 10-12 тыс. л.н.; 4- в настоящее время; 5- возможная наиболее низкая регрессивная стадия
10
#'
J.'-
Puc. 2. Структура ландшафта Бэровских бугров (специальное контрастирование космического снимка)
11
. 5. Структура ландшафтов побережья и акватории Каспия со спутника «Метеор-Природа» (3 мая 1984 г.)
12
45
35
25
15
с°
-15
3 4 5 6 7 8 9 1.0 1=1 12
месяц
средняя -95 +95 средняя мин.
-95 +95 средняя мак.
-95 +95
Рис. 4. Сезонные колебания температуры в Прикаспии
Сумма осадков
Рис. 5. Сезонные колебания осадков в Прикаспии
13
Климат региона определяет распространение в регионе континентальных и настоящих пустынь умеренных широт с преобладанием светло-каштановых солонцовых почв, в поглощающем комплексе которых содержится натрий.
Мозаичность почвообразующих пород, близкий уровень грунтовых вод, сезонное переувлажнение, связанное с таянием снега, приводят к большой мозаичности почвенного покрова с парагенетическими комплексами зональных почв, солонцов, выщелоченных лугово-каштановых почв западин. На песках формируются бурые пустынные песчаные почвы и развиваемые в различной степени пески.
Растительный покров на суглинистых почвах в основном формируется полукустарниками (полынями и солянками) с преобладанием по понижениям тамариска и кермека. На песках формируются богатые видами псамофитные сообщества.
Ландшафты Каспия формируются под воздействием колебания уровня моря, господствующих течений, сгонно-нагонных ветров, поступления пресных вод с речным стоком, строением ложа моря.
Система течений определяет перенос волжской воды вдоль западного побережья с охлаждением и опреснением вод западного сектора. Северные течения определяют строение дна и преобразование берегов. В результате вдоль береговой линии формируются косы, ориентированные на юг, и связанные с ними острова. Возникающие мелководные заливы и мелководья часто зарастают тростниками. Сгонно-нагонные ветры периодически преобразуют эти структуры и обеспечивают глубокое перемешивание вод и преобразования дна на обширных площадях мелководий. Существенное влияние на ландшафты акватории Каспии оказывает ледовый режим в северной части и распространение плавающих льдов.
1.2. Динамические процессы в Прикаспийском регионе
Геологическая история Каспийской низменности демонстрирует высокую разночастотную динамику ландшафта. Площадь акватории Каспия изменялась
14
многократно, что приводило к преобразованиям ландшафтов и экосистем, которые можно назвать стрендовыми, т. е. приспобленными к периодическим глубоким преобразованиям без существенной утери биологического и ландшафтного разнообразия.
На рис. 6-8 приведены графики колебания уровня Каспия за различные интервалы времени (Клиге и др., 1998).
Анализ данных рядов позволяет установить строгую закономерность, типичную для такого рода процессов: амплитуда колебаний есть однозначная функция интервала времени наблюдения (рис. 9).
Четкая устойчивость этих отношений, обычно интерпретируемая в представлениях о фрактальных множествах и нелинейных колебаниях, позволяет рассматривать этот феномен как нормальное природное явление. Подтверждением может служить результат, полученный при исследовании паводков Нила для расчета мощности Ассуанской плотины. Зависимость показывает, что при рассмотрении любых 100 лет амплитуда колебания Каспия не может превышать с учетом ошибки 3-х метров. Можно полагать, что колебания в существенной степени определяют природу и важнейшие характерные черты биологического и ландшафтного разнообразия. Р.К. Клиге и др. (1998) показывают факт обратной связи колебания уровня Каспия и мирового океана за последние 2000 лет. Если уровень мирового океана изменялся в амплитуде около 1,4 м, то уровень Каспия колебался в пределах 6м. Изменения уровня приводят к глубоким преобразованиям береговой зоны, изменениям условий размещения многочисленных видов гнездящихся птиц, нагулов многих видов рыб, солености, уровня грунтовых вод на прилежащих территориях и т.п.
Сложная структура террас показывает историческую "нормальность" этих обратимых преобразований. На рис. 10 изображен масштаб преобразования береговой зоны Каспия с 1870 по 1990 гг.
15
ПМмлн.лет-200
-100 -50
50 100 м
ш
щ
mm
Ж
ш
0,73 1,10
1,67 1,69
2,13 2,47
2,92 3,08 3,18
3,40
3,90
Ба
+35 м
+ 110м
Amphimelania
Эоакчагыл
С. dombra
Термический оптимум Чебеньки III
"Свита перерыва"
ф
Q. Ш
5,35 5,85
Шемаха тр. 6,4 - 5,8
Раннепонтический бассейн тр. 6,89 - 6,97 млн. лет
Рис. 6. Колебания высотного положения береговой линии Каспия (м)
в времени (млн лет) и их соотношение с глобальными климатическими
событиями (по В.А. Зубакову, 1990)
16
Н. м
Т, тыс лет
-too'
Рис. 7а. Реконструкция положения уровня Каспийского моря (1) и тенденции
его изменения (2) в результате вертикального изменения берегов
относительно уровня океана (3), его среднее положение (4)
Н. и 10-
0--10 .20--30-•40
абс.
. Т > Р 1 Т I Р Т » Р ' Т ' Р' Ti Р 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 т ¦ PIT 1 р Т 1 1 .1 1 1 тыс
ii it у i i i\/ 1 till 1 1111 А ' ' III YLl' ^/ \л л*1 до 1 1 1 1 1 и АлЛ
1 1 1 1 1 1 i i i i i ?" 1 т.
-в
Рис. 76. Изменения уровня Каспийского моря в полеледниковое время и его трансгрессивные (Т) и регрессивные (Р) фазы
Н. м абс.
-5 -4
10
20
30 .
40
60
70
90
100%
Рис. 7в. Изменение уровня Каспийского моря в голоцене
1 - уровень моря; 2 - частота повторяемости изменения уровня; 3 - средневековое положение;
4 - максимальное; 5 - минимальное; 6 - кривая обеспеченности; 7 - зона наибольшей
повторяемости; 8 - средневековая тенденция изменений
17
л
4 в 12 19 30%
обеспеченность____
10
80
100%
-600 -«О
-200
20»
400
воо
кюо
1400 taoo
1800
2000 IWt
Рис. 8. Изменение уровня Каспийского моря в историческое время
1 - уровень моря; 2 - средняя тенденция изменения уровня;
3 - частота повторяемости; 4 - средневековое положение; 5 - максимальное; 6 - минимальное;
7 - наиболее часто повторяющееся; 8 - обеспеченность 50%;
9 - общая обеспеченность уровня.
Максимальная амплитуда колебания Каспия за
заданный интервал времени logdH=-1.83-0.65*log(l/dT)-0.0076*(log(l/dT))A2
I
ев
!
i
X -а
1111.00 611.00
111.00
61.11
11.11 6.11
1.11
0.61
0.11 0.06
0.01
... ... ... 1
___ -•ел» у
I61C ь—--^-< г...—'
¦ ¦ .
0.5 11.5 1112.0 1.1е5
1.5 112.0 11112.0 1.1е6
dT- интервал времени (год)
наблюдаемая модель
Рис. 9. Зависимость амплитуды колебаний уровня Каспия от интервала времени наблюдения |
