WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ МОРСКОЙ СРЕДЫ-2009-2

Научный журнал

 

1.6. Растворенный кислород

Кислород - химический элемент, необходимый для дыхания и обменных процессов живых организмов. Растворенный в воде кислород является важнейшим показателем свойств водных масс, обеспечивает существование живых организмов и, являясь окислителем, определяет ход

28


различных процессов, происходящих в воде (Подорванова, Чернов, 1997). Кислород всегда присутствует в поверхностных водах и его режим в значительной степени определяет химико-экологическое состояние водоемов. Ог поступает в морскую среду из атмосферы, с дождевыми водами, которые обычно им пересыщены и продуцируется водными растениями. Потребление кислорода в воде связано с химическими и биологическими процессами: окислением органических и неорганических веществ, дыханием гидробионтов. В глубинных слоях концентрации кислорода в целом ниже чем в поверхностных. Однако существуют данные, что в самой верней части пелагиали, приближающейся к поверхностной пленке (первые несколько см.) концентрации растворенного кислорода несколько ниже, чем в слое, расположенном под ней (Книпович, 1938). Это связано со средоточением основной массы фитопланктона в слое, глубже 3-5 см. Содержание растворенного в воде кислорода зависит от температуры воды, общей минерализации и давления водной массы. С повышением температуры и концентрации солей растворимость кислорода в воде понижается.

Многие гидробионты не могут существовать без поступления в их организм кислорода, который обеспечивает обмен веществ, а, следовательно, и жизнь самого организма. Прекращение поступления кислорода в более или менее короткий промежуток времени приводит к гибели организмов.

Большинство морских обитателей приспособлены дышать растворенным в воде кислородом, и лишены возможности усваивать кислород из атмосферы. Так, например, у акул и трески при отсутствии воды (в случае их извлечения из морской среды) происходит резкое увеличение содержания молочной кислоты в крови и мышцах, причем на определенном этапе процесс становится необратимым и наступает отравление. Лишь немногие виды приспособились к дыханию атмосферным воздухом. «Нормальное» дыхание у морских организмов происходит через жабры, но у некоторых рыбообразных и рыб эта схема дыхания несколько изменяется. Так, у миксин вода в жаберные мешки поступает через непарную ноздрю, соединенную с полостью глотки, что вызвано полупаразитическим образом жизни. У скатов в то время, когда они лежат на дне и рот обращен к грунту, поступление воды к жабрам осуществляется через брызгальца на спинной части.

У многих гидробионтов в качестве дополнительного органа дыхания функционирует кожа, причем у рыб роль покровов в общем газообмене довольно велика, поскольку через них происходит выделение основного объема СОг из организма. В случае если отключаются жабры, у некоторых организмов доля потребления кислорода через кожу увеличивается до 85% (Никольский, 1974). Остальная часть способна потребляться через кишечник. Кроме этого, при дефиците кислорода у рыб, имеющих плавательный пузырь, довольно быстро расходуется кислород, содержащийся в нем. При этом структура пузыря изменяется, он приобретает некоторую губчатость и

29


складчатость, наподобие строения легких у позвоночных. Такие рыбы получили название двоякодышащих.

В процессе онтогенеза у многих видов органы дыхания сильно видоизменяются, что связано с соответствующими изменениями в образе жизни. У личинок и эмбрионов некоторых рыб до момента образования собственно жабр кислород всасывается через кровеносные сосуды на желточном мешке или плавниковой складке. У многих личинок рыб, обитающих в напряженных кислородных условиях формируется псевдобранхия, или ложная жабра.

Морская вода часто бывает либо полностью насыщена, либо даже перенасыщена кислородом. В море, в отличие от пресной воды, дефицит кислорода может наблюдаться только изредка, главным образом в закрытых заливах и бухтах. Чаще всего недостаток кислорода наблюдается во внутриконтинентальных морях. Так, например, глубинные слои Черного моря в настоящее время являются сероводородной средой, в которой отсутствует кислород и периодически наблюдаются явления стагнации и заморов биоты (Зайцев, 2006). Чаще всего в водоемах заморные явления по причине дефицита кислорода наблюдаются зимой во время ледостава. Летом же это происходит, как правило, в закрытых акваториях в ночное время, когда Ог активно расходуется на метаболизм биоценозов и не продуцируется, либо в течение всех суток, в случае, если воды акватории значительно обогащены биогенами, т.е. эвтрофированы.

Некоторые виды рыб приспособлены к жизни при различном количестве растворенного в воде кислорода. Так, лососевые могут жить при содержании 7-8 см кислорода на литр воды, а многие карповые легко переносят снижение этого количества до 3 см на литр (Никольский, 1974). Количество потребляемого гидробионтами кислорода в течение жизни не остается постоянным. Оно меняется с возрастом в связи с изменением активности организмов и тех условий, в которых они находятся. Организмы, предпочитающие обогащенные кислородом воды, называются оксифилъные. Для их метаболизма требуется большее количество Ог, чем для менее требовательных видов.

Интенсивность потребления кислорода организмами тесным образом связана с температурой воды. При низких температурах потребность в кислороде у животных организмов меньше, чем при высоких (Христофорова и др., 1999). Вследствие этого у гидробионтов, обитающих в холодных водах, богато насыщенных кислородом, органы дыхания, как у личинок, так и у взрослых особей, развиты слабее, чем у видов, живущих в недостатке кислорода и высоких температурах. Основная же масса организмов, и в частности рыб, способных к усвоению атмосферного кислорода, обитает в субтропических и тропических районах.

В целом, допустимая норма содержания растворенного кислорода в водоемах рыбохозяйственного назначения в умеренных водах в летнее время составляет 6 мгОг/л, в зимнее - 4 мгОг/л (Перечень ..., 1999).

30


1.7. Донные субстраты

Характер грунта имеет первостепенное значение для бентосных форм организмов. От размеров частиц грунта зависит способность организмов закрепляться на субстрате, передвигаться в его толще и по его поверхности, а также способ добывания пищи.

Морские донные осадки представляют собой дисперсные системы, состоящие из минеральных частиц различной крупности. Такие частицы носят название гранулометрических элементов. Близкие по размерам частицы обычно объединяются в группы с установленными пределами размеров или гранулометрические фракции (например, фракции 0,01-0,05 мм; 0,05-0,1 мм; 0,1-0,25 мм и т. д.). Содержание таких фракций, выраженное в процентах от веса сухого вещества осадков, определяет их гранулометрический (механический)   состав.

Гранулометрический состав, характеризующий степень дисперсности морских донных осадков, является одной из наиболее важных их характеристик. Он наряду с вещественным (минералогическим, химическим) составом обусловливает основные физические свойства осадков (пористость, объемный вес, вязкость, липкость, звукопроводимость и др.), а также условия накопления и превращения в них различных химических соединений и влияние на фауну (Рыбников и др., 2003). Гранулометрический, как и вещественный, состав осадков отражает условия их образования и поэтому является основой для генетической классификации типов донных осадков мирового океана.

Минеральные частицы, слагающие донные отложения, имеют различное происхождение. Часть из них поступает в море в результате разрушения суши (терригенные компоненты) и вулканической деятельности (вулканогенные компоненты), а также выпадает в виде космической пыли (космогенные компоненты). Эти минеральные частицы, перемещенные в водную среду с поверхности или из недр Земли и из космического пространства, объединяются под общим названием аллотигенные или аллохтонные компоненты. Другая же часть минеральных частиц возникает в самом море и поступает в осадки в виде целых и раздробленных раковин и скелетов различных морских животных и растений (органогенные компоненты), а также образующихся в воде и донных осадках химических соединений (хемогенные компоненты). Группа возникающих в самом море минеральных частиц носит название аутигенных или автохтонных компонентов.

Основными факторами, контролирующими соотношение размерных фракций в морских и океанских осадках являются гидродинамика и силы гравитации. Под воздействием течений осуществляется латеральный перенос и фракционирование осадочного материала, а силы гравитации обеспечивают субвертикальное осаждение его на дно. В чистом виде латеральные потоки вещества проявляются только в прибрежной зоне, формируя грубообломочные   и   крупнозернистые    отложения   путем    сальтации   и

31


волочения по дну. Отмученный тонкий материал выносится течениями мористее, все более длительное время (в зависимости от глубины) находясь во взвешенном состоянии.

По механизму "частица за частицей" либо за счет биофильтрационного пеллетного транспорта (вертикальные седиментационные потоки) оседают аэрозоли (терригенные, наземно-вулканогенные, техногенные), отмершие организмы и продукты их жизнедеятельности. Опускаясь на дно, этот материал испытывает влияние процессов растворения, коагуляии, сорбции, десорбции, а также воздействие поверхностных, глубинных и придонных течений, и чем меньше размер взвешенных частиц и больше глубина, тем значительнее отклонение их от вертикальной траектории (субвертикальное осаждение). Время нахождения частиц во взвешенном состоянии зависит также от наличия в структуре вод холистаз, фронтальных, дивергентных и конвергентных зон. Так, в конвергенциях за счет нисходящих потоков осаждение взвеси, по-видимому, ускоряется, а в дивергенциях - замедляется (потоки восходящие) (Свальнов, Алексеева, 2006).

Гранулометрические, минералогические и химические особенности частиц определяют лито логический состав осадков. На основе этих особенностей осуществляется выделение типов осадков, их классификация. Каждый тип осадка, следовательно, должен обладать определенным гранулометрическим и вещественным (минералогическим, химическим) составом. Название типа осадка (галька, гравий, песок, алеврит и т. д.) производится чаще всего по преобладающей фракции и реже - по медианному (среднему) диаметру, определяемому графически по кумулятивным кривым или посредством простых вычислений с использованием результатов гранулометрического анализа.

Классификация морских обломочных осадков по гранулометрическому составу (Безруков, Лисицин, 1960): /. Грубообломочные (псефиты)

  1. Глыбы с размерами преобладающих частиц более 1000 мм;
  2. Валуны: крупные - 1000-500 мм, средние - 500-250 мм, мелкие -250-100 мм;
  3. Галечники: крупные - 100-50 мм, средние - 50-25 мм, мелкие - 25-

10 мм;

1.4. Гравий: крупный - 10-5 мм, средний - 5-2,5 мм, мелкий - 2,5-1 мм;

II.Песчаные (псаммиты)

2.1. Пески: крупные - 1-0,5 мм, средние - 0,5-0,25 мм, мелкие - 0,25-0,1 мм;

III.Алевритовые илы (алевриты)

3.1. Алевриты крупные - 0,1-0,05 мм, мелкие - 0,05-0,01 мм;

IV.Глинистые илы (пелиты):

4.1. Крупные (алевритово-глинистые илы) - 0,01 мм (50-70%), мелкие (глинистые илы) - 0,01 мм (>70%).

32


Донные отложения обычно выделяются в соответствии с классификацией осадочных горных пород.

Обломочные (силикатные) осадки. Основным материалом этих

осадков являются терригенные компоненты различных размеров (от глыб и

валунов до пелита). Терригенные компоненты представляют собой обломки

пород, слагающих сушу, или зерна породообразующих минералов. Они

образуются при химическом и физическом разрушении (выветривании)

пород и сносятся в море главным образом реками, ледниками и ветром.

Среди поступающих в море терригенных компонентов различаются обломки

самых разнообразных изверженных, метаморфических и осадочных пород и

зерна слагающих их минералов (Некоторые региональные...., 1990).

Состав терригенных компонентов меняется от места к месту в связи с

характером пород, слагающих тот или иной район суши. Участки суши,

характеризующиеся       определенным комплексом слагающих их горных

пород, называются петрографическими провинциями. Поступающий из пределов их в море обломочный материал различается по количеству и качеству составляющих его обломков пород и отдельных минералов.

Грубообломочные осадки, состоящие главным образом из обломков пород, можно подразделить по характеру слагающего их материала на гранитные, базальтовые, гнейсовые, аргиллитовые и т. д. Среди песчаных и алевритовых осадков по составу преобладающих минералов можно выделить кварцевые, полевошпатовые, пироксеновые, магнетитовые и т. д. Обломочные осадки распространены главным образом на материковой отмели и материковом склоне. В качестве примесей в них могут находиться известковые и кремневые остатки различных организмов, а также пирокластический и хемогенный материал.

Глинистые осадки сложены мелкообломочным терригенным материалом размерности пелита, в котором содержатся преимущественно минералы глин. По преобладанию тех или иных минералов среди таких осадков можно выделить каолинитовые, монтмориллонитовые и т. д. Глинистые осадки распространены преимущественно в глубоких частях водоемов. К ним относятся, в частности, красные глубоководные глины, покрывающие дно океанов на глубинах 4500-5000 м, ниже которых остатки организмов с известковыми скелетами почти нацело растворяются. Помимо глинистых минералов, в красных глубоководных глинах содержатся примеси гидроокислов железа и марганца, пирокластического материала, остатков организмов с кремневыми скелетами и др.

Пирокластические осадки состоят из рыхлых продуктов извержений вулканов, имеющих различную размерность (от грубообломочных до пелита), и должны различаться по составу лав действующих вулканов или по преобладанию тех или иных минеральных видов (вулканическое стекло, полевые шпаты, магнетит, пироксены и т. д.) (Лепиков и др., 2008).

Кремнистые осадки содержат более 10% аутигенного кремнезема, обычно представленого опаловыми целыми и раздробленными скелетными остатками организмов (спикулы губок, раковины   диатомей,     радиолярий,

33


скелеты кремнежгугиковых) с размерами от песка до пелита. Кремнистые хемогенные осадки в современных морских водоемах не известны. По содержанию аутигенного кремнезема выделяются кремнистые (более 30%) и слабо кремнистые (30-10%) осадки. По составу скелетных остатков различаются губковые, диатомовые и радиоляриевые осадки. Губковые осадки приурочены в основном к материковой отмели, а диатомовые и радиоляриевые - к   глубоким   частям океанов.

Карбонатные (известковые) осадки содержат не менее 10%

углекислого кальция, который может быть органогенным (кораллы, мшанки,

известковые водоросли, раковины моллюсков, фораминифер и др.) и иногда

хемогенным.        По      содержанию   углекислого      кальция   выделяются

известковые (более 30%) и слабо известковые (30-10%) осадки, а по характеру известковых частиц - раковинные (ракушечники), коралловые, мшанковые, водорослевые, фораминиферовые, птероподовые, оолитовые и др. В пределах материковой отмели обычны оолитовые, ракушечные, мшанковые, фораминиферовые (раковины донных фораминифер) и кораллово-водорослевые осадки. В открытых частях океанов распространены так называемые глобигериновые илы, состоящие главным образом из раковинок планктонных фораминифер с примесью (до 10-30%) остатков кокколитофорид, а   также птероподовые осадки.

Глауконитовые осадки содержат не менее 10% аллотигенного (терригенного) или аутигенного (хемогенного) глауконита. Размеры частиц их изменяются чаще всего в пределах песка и алеврита. Глауконитовые осадки приурочены к материковой отмели и верхней 'части материкового склона.

Марганцовистые осадки различаются по содержанию: сильно марганцовистые (более 10%), марганцовистые (10-5%) и слабо марганцовистые (5-0,2%) осадки. Марганец может находиться в осадках в виде аллотигенных (обломки пород и минералы, содержащие соединения марганца) или аутогенных (натеки, корки, конкреции и зерна гидроокислов марганца и железа) компонентов. Крупность содержащего марганец материала меняется от грубообломочного до пелита. К марганцовистым осадкам относятся глазным образом глинистые и известковые глубоководные осадки (красные глубоководные глины, некоторые глобигериновые илы). Выделяются две разновидности фосфатных осадков: фосфатные и слабо фосфатные (более 10% и 10-0,5% пятиокиси фосфора). Фосфор входит в состав выносимых с берега обломков пород и минерала апатита (терригенный и вулканогенный материал), обломков костей рыб (аутогенный органогенный материал) и образующихся в море фосфоритов (аутогенный хемогенный материал).

Обогащенные органическим веществом осадки содержат более 10% органического вещества. Крупность частиц их чаще всего меняется от алеврита до пелита. На основании данных гранулометрического, минералогического и химического изучения той или иной пробы определяется название типа осадков (Петелин, 1967).

34


Распределение грунтов вдоль береговой линии и по разрезу перпендикулярно берегу имеет строгую закономерность. Каждая бухта, залив, гавань оканчиваются входными мысами - т.е. абразионным типом берега, который, разрушаясь многие тысячи лет, формировал соответствующий тип морских грунтов - скалы, валуны - другими словами, самые крупные по размерам донные субстраты. Часто в районе мысов имеются остаточные образования бывшей суши - одинокие монолитные отвесные скалы - кекуры («пальцы», «братья» и т.п.). По мере продвижения от входных мысов к центру бухты (залива) размер частиц грунта уменьшается - скалы сменяются валунно-каменистым грунтом. Еще ближе к центру грунт становится каменистым и каменисто-галечным, в центре прибрежной части бухт он, как правило, песчаный. Если же в вершину акватории впадает река, то, как правило, в этом районе наблюдается заиление грунта.

По мере увеличения глубины также происходит уменьшение размеров частиц донных осадков, как в районе мысов, так и в любой другой части бухты. Морские котловины выстланы в основном пелитами и алевритами, т.е. мелкодисперсными илистыми фракциями.

В целом в любой акватории наибольшую площадь распространения имеют мягкие грунты. Твердые грунты локализуются в районах мысов, абразивных берегов, островков и т.п., занимая не более 5-15% общей площади дна.

Тип донного субстрата в сочетании с интенсивностью гидродинамики формирует тот или иной характер осадконакопления, и, следовательно, темп аккумуляции органического вещества или детрита. Наибольшая доля органического детрита характерна для пелитово -алевритовых илов в зонах эстуариев, в закрытых акваториях с 1 или 2 степенью прибойности, а также в осадках, выстилающих ложе акватории. Минимальное обогащение органикой наблюдается на прибрежных участках с песчаными осадками. В районах пляжей на открытых побережьях грунты промытые с низкими концентрациями органического детрита.

Среди дальневосточных морей наибольшим темпом осадконакопления, а, следовательно, и большей долей мелких фракций в грунте, характеризуется Охотское море, имеющее обширный шельф и мощный водосборный бассейн (Шунтов, 2001). Доля твердых грунтов по отношению ко всей поверхности дна больше в Японском море, поскольку в отдельных его открытых участках шельфовая зона невелика и увеличение глубины происходит очень резко, в результате чего оголяются материнские породы, на которых не оседает и не накапливается ил и песок.

Тип осадконакопления и количество органики, оседающей на морское дно, влияют на богатство донных сообществ. В оптимальных по содержанию органики условиях наблюдается максимальное видовое богатство сообществ. В олиготрофных (бедных по содержанию органических веществ) зонах происходит уменьшение видового богатства бентоса. В условиях увеличения   содержания   органических   веществ   в   донных   отложениях

35


наблюдается уменьшение содержания растворенного кислорода как в придонных водных слоях, так и в верхних слоях донных осадков, что могут выдерживать далеко не все виды. Как правило, в таких условиях происходит обеднение сообществ и изменение их выравненности, т.е. распределения численности по видам. Равномерное распределение, характерное для нормальных условий, сменяется доминированием одного или нескольких видов (таксонов), наиболее адаптированных к обогащенным органикой условиям среды. Так, толерантными к органическому загрязнению являются некоторые виды полихет: Capitellacapitata, Shistomeringosjaponicaи др., двустворчатых моллюсков: Modiolusmodiolus, зеленых водорослей: Entheromorfaclathrata, Е. proliferaи др. (Виноградова, 1974; Белан, 2000; Галышева, 2004; Коженкова, Галышева, 2004).

Размер частиц грунта влияет на способность организмов закрепляться на нем или передвигаться в его толще. К сединтарным (сессилъным) формам относят неподвижных животных и морских макрофитов, преобладающих на твердых грунтах. Подвижные же формы (эрантные или вагилъные) доминируют на мягких субстратах, где они передвигаются по поверхности дна или в толще грунта. Вследствие этого внешний облик растительных и в особенности животных организмов может иметь некоторые общие признаки в зависимости от типа грунта, на котором они растут или обитают (Кусакин, 1989). Так, обитатели толщи грунтов имеют либо уплощенное тело с хорошо развитой мускулатурой или органами передвижения, либо мощную глотку, с помощью которой они не только осуществляют процесс питания, но и передвижения, проталкивая через собственную полость частички грунта.

Организмы, населяющие толщу грунта, в целом называются инфауной, поскольку это в основном животные; обитающих и вегетирующих на поверхности животных и растении - эпибентосом. Инфауну главным образом составляют черви, моллюски, амфиподы, нематоды, эпибентос -макроводоросли и морские травы, крабы, двустворчатые и брюхоногие моллюски, иглокожие и др.

Тип грунта влияет и на распределение трофических групп бентоса. На твердых грунтах, как правило, преобладают автотрофные организмы (макроводоросли и морские травы), животные-фильтраторы (например, двустворчатые моллюски Crenomyitilusgrayanus, Areaboucardi), а также другие гидробионты, ведущие неподвижный или малоподвижный образ жизни (например, актиния Cnidopusjaponicus) и соскребатели детрита и микроводорослей, налипающих на камни и валуны (брюхоногие моллюски литторины и морские блюдечки). К мягким субстратам приурочены подвижные фильтраторы-сестонофаги (например, двустворчатые моллюски Spisulasachalinensisи Peronidialuted), а также грунтоеды (голотурии Apostichopusjaponicusи Cucumariajaponica). Хищные организмы не имеют четкой связи с типом грунта. Из всех групп организмов рыбы и млекопитающие менее всего приурочены к определенному типу донных субстратов и в наименьшей степени связаны с морских дном, как с опорой. Чаще взаимосвязь рыб с грунтом осуществляется не непосредственно, а через

36


кормовые объекты, приуроченные к определенному типу субстрата. В морфологии рыб чаще всего от типа грунта и его внешнего вида зависит окраска, причем не только взрослые особи, но и личинки рыб маскируются под цвет грунта.

В целом тип субстрата является ведущим фактором для формирования донных сообществ, который обуславливает мозаичность их распределения по дну и изменение видового богатства и количественных характеристик макробентоса. Так, в пределах одного горизонта глубин, на твердых грунтах наблюдается большее видовое разнообразие, максимальные биомассы и минимальная плотность поселения организмов. На мягких же грунтах происходит измельчение биоты и более выраженная ее специфичность, поэтому максимальной является только плотность поселения, а биомасса и видовое богатство обычно меньше, чем на твердых субстратах.

По разрезу от берега вглубь с увеличением глубины и измельчением донных осадков наблюдается сходная картина: у берегов, где грунт, как правило, крупнее, биомасса и видовое богатство выше, а плотность поселения ниже, чем на больших глубинах.

Для морской растительности в общем свойственна приуроченность к твердым грунтам, на которых водорослям легче закрепиться. Однако морские травы, благодаря корневищам, которыми они сплетаются, наиболее массовые скопления образуют на мягких - песчано-илистых грунтах (главным образом в кутовых частях бухт).

1.8. Органическое вещество в морской среде

Углерод существует в природе во многих формах, в том числе в составе органических соединений. Неорганическое вещество, лежащее в основе биогенного круговорота этого элемента - диоксид углерода (Браун, Лемей, 1983; Новиков, 1987). В природе СОг входит в состав атмосферы, а также в огромном количестве находится в растворенном состоянии в гидросфере (Шилов, 2001). Органические вещества построены на основе атомов углерода. Именно специфические особенности углеродных атомов (способность образовывать простые и кратные связи, соединяться друг с другом в длинные цепи и различные по величине циклы и пр.) вывели углерод на первое место по значимости для жизни (Гэскелл, 1963; Кудряшева, 1982). На уровне биосферы в целом ведущим является цикл органического углерода, который приводит в движение все остальные циклы (Заварзин, 1998). Цикл углерода с глобальной точки зрения - сложный биосферный процесс, объединяющий в единое понятие «жизнь, живое» все отдельные организмы, населяющие планету (Шустов, Шустова, 1994).

Захоронение и накопление углерода в морских экосистемах является конечным звеном его круговорота в верхней части биосферы (Романкевич, 2001). В гидросфере круговорот углерода связан с включением СОг в состав СаСОз в виде известняков, мела, кораллов. В этом случае углерод выключается из круговорота на целые геологические эпохи. Лишь поднятие

37


органогенных пород над уровнем моря приводит к возобновлению круговорота через выщелачивание известняков атмосферными осадками, а также биогенным путем - действием лишайников, корней растений (Берникова, Демидова, 1977). Одним из наиболее важных равновесий с участием растворенного в морской воде СОг является образование твердого

9+                       9

СаСОз. Равновесие между твердым СаСОз и ионами Са и СО "з, находящимися в океанической воде, имеет важное значение для развития многих морских организмов, например коралловых полипов и моллюсков. Произведение растворимости СаСОз в морской воде при 20°С имеет величину 6,0» 10 , тогда как в пресной воде при этой температуре оно составляет 2,8» 10" . Таким образом растворимость СаСОз в морской воде во много раз выше, чем в пресной (Романкевич и др., 2003).

На распределение Сорг и СаСОз в поверхностном слое морских донных осадков большое влияние оказывают приливно-отливные и сгонно-нагонные явления и другие течения. На глубинах, не превышающих 1 км, океан пересыщен    карбонатом    кальция    СаСОз.    Это    означает,    что    ионное

9+             9

произведение [Са ][СО "] больше произведения растворимости СаСОз. Однако скорость удаления СаСОз в результате осаждения или образования раковин моллюсков или скелетных тканей морских организмов очень невелика. На больших глубинах, где концентрация Са снижается, океаническая вода оказывается недосыщенной по отношению к СаСОз (Браун, Лемей, 1983). Низкое содержание СаСОз может быть обусловлено низкими величинами биосинтеза карбонатов и их растворением в толще воды и на дне (Романкевич и др., 2003).

В химии океана карбонатная система играет важную роль в трех основных процессах: во взаимодействии на границе атмосфера-океан (поглощение углекислоты), в биохимических реакциях фотосинтеза и разложения органического вещества и в изменении кислотности морской воды и выпадении нерастворимых карбонатных осадков. Буферность морской воды, которая в основном зависит от карбонатной системы, имеет огромное значение для протекания всех физико-химических процессов в океане. Стабильность кислотных условий явилась, возможно, самым существенным фактором, ответственным за возникновение и поддержание жизни в океане. Возможно, что карбонатная система и в будущем будет играть очень важную роль, так как поглощение СОг океаном спасает нас от тепловой смерти.

Наиболее активным компонентом карбонатной системы является углекислота (СОг). Через углекислоту осуществляется связь двух геохимических циклов: неорганического и органического углерода. Концентрация углерода непрерывно уменьшается через связанную углекислоту в водах океана и затем в составе органических веществ. Концентрация аккумулированного углерода в составе органических веществ непрерывно убывает по мере усложнения состава органических соединений, включая и живые клетки. Содержание растворенного в морской воде органического углерода достигает 0,5 г/см , что значительно больше, чем

38

плотность углерода в морской среде в целом (0,002 г/см ) (Галеркин и др., 1982).

Двуокись углерода вовлекается в биохимический обмен, приводящий к созданию органики, формированию и развитию пищевой цепи, образованию донных органических отложений (Тищенко и др., 2005). Если содержание органики высокое, то ископаемое органическое вещество может быть извлечено в виде горючего: угля, нефти или природного газа (Вейль, 1977).

Углекислый газ переходит в океан из атмосферы в процессе волнового перемешивания и диффузии. Растворимость его увеличивается с понижением температуры и повышением давления. Двуокись углерода в отличие от других газов, входит в химическое взаимодействие с водой. Образующаяся при этом двухосновная угольная кислота и продукты ее диссоциации создают химически консервативную буферную систему, обеспечивающую стабильность жизни морских организмов. В результате переработки углекислоты растениями возникает органическое вещество. Этот процесс лежит в основе всей пищевой цепи. Двуокись углерода принимает также участие в образовании известковых скелетов и панцирных покровов животных организмов. После их отмирания углекислый кальций, растворяясь в воде, вовлекается в планетарный обмен (Степанов, 1983).

Все органические соединения, входящие в каждую каплю морской и океанской воды, в каждую частичку взвеси, либо были первично созданы в океане фотосинтезирующими растениями (автохтонное ОВ), либо поступили в него с суши (аллохтонное ОВ). Живое ОВ, которое в составе тех или иных источников поступает в океан с суши, например с речными водами, составляет очень малую часть от суммы аллохтонного ОВ.

Большая часть аллохтонного ОВ значительно устойчивее к разложению, чем основная масса лабильного автохтонного ОВ, которое в результате напряженных пищевых отношений почти целиком утилизируется и перестраивается в богатое нестойкими белками животное и бактериальное ОВ.

Главными источниками автохтонного органического вещества и первичной продукции в океане является: фитопланктон, фитобентос и бактерии. Первостепенное значение принадлежит фитопланктону. В океане около 2000 видов фитопланктона и его биомасса оценивается величиной около 2 млрд. т. (Разумихин, 1987). Количество фитопланктона в океане находится в прямой зависимости от концентрации биогенных элементов в трофогенном слое и на нижней границе основного пикноклина (слой с максимальным градиентом плотности). Поэтому там, где восходящие течения, турбулентная диффузия или речной сток обеспечивают поступление питательных солей в фотическую зону, численность фитопланктона оказывается высокой. Кроме этих двух основных фактов (свет и биогены) на количество планктона влияет глубина основного пикноклина (обратная корреляция) и его устойчивость, а также степень выедания фитопланктона зоопланктоном. Сочетание этих факторов определяет характер распределения фитопланктона в океане.

39


Диатомовые водоросли имеющие основное значение в создании первичной продукции ОВ в океане и синтезирующие более 50% всего ОВ в местах их большей концентрации, могут образовывать диатомовые илы (Вейль, 1977). Существенное значение имеют также перидинеи и кокколитины, а в отдельных прибрежных районах океана и в экваториально-тропической зоне - синезеленые   водоросли.

Величина и распределение продукции фитопланктона являются кардинальными характеристиками продукционно-деструкционного круговорота ОВ в океане. Так, величина чистой продукции фитопланктона составляет 20 млрд. т. Сорг в год, а формирование взвешенного и растворенного ОВ в фотическом слое океана под каждым квадратным метром около 55 г С/м *год. Океаны по увеличению средней валовой продуктивности (в г Сорг/м *год) располагаются в следующий ряд: Тихий - 46,4; Атлантический -69,4; Индийский - 81,0 (Романкевич, 1977).

В соответствии с зональным распределением тепла на Земле и характером циркуляции вод Мирового океана первичная продукция в океане также распределена зонально. Главной и наиболее резко выраженной ее чертой является циркумконтинентальный характер локализации. Он проявляется в значительном увеличении продукции фитопланктона при переходе от океанских вод к неритическим и прибрежным. Антарктида в этом отношении не является исключением, хотя возрастание продукции здесь менее значительное, чем у других континентов вследствие, видимо, низкой температуры и быстрого погружения верхних слоев воды.

Продуктивность большинства внутренних, средиземноморских и окраинных морей в среднем значительно выше, чем океанов. В морях распределение продукции фитопланктона столь же неравномерное и контролируется теми же факторами, что и в океанах. Гидродинамика здесь по-прежнему определяет режим биогенных элементов, а вместе со светом -географическое распределение фитопланктона. Кроме того, продуктивность морей в большой мере зависит от локальных циркуляции, сгонно-нагонных течений, гидрографических условий, величины речного стока, абразии берегов, водообмена со смежными акваториями.

Известно, что примерно в растворенной форме вместе с речным стоком в океан поступает 5 мг/л ОВ (Романкевич, 1977). С подземным стоком, минуя реки, в Мировой океан поступает всего 59,4 млн. т Сорг/год, в том числе в Тихий океан 18,9, Индийский 13,8, Атлантический 24,3, Северный Ледовитый 2,2. Эти величины дают представление о количестве Сорг, поступающего в океаны из верхней гидродинамической зоны. Кроме того в Мировой океан ежегодно поступает от 12,7#10 до 51,1#10 т взвешенных наносов. Содержание Сорг во взвешенном материале в среднем можно принять равным 2,5% на сухое вещество. В Мировой океан ежегодно поступает около 392 млн. т Сорг во взвешенной форме, в том числе в Тихий океан 134, в Индийский 149, в Атлантический 100, в Северный Ледовитый около 9 млн. т Св (Романкевич, 1977).

40


Органический материал в отложениях - важный источник пищи для бентической фауны, однако его избыток может вызвать сокращение в видовом богатстве, обилии и биомассе благодаря кислородному истощению (истощению Ог на окисление ОВ) и наращиванию концентраций токсичных побочных продуктов (аммиак и сероводород) связаных с распадом этих материалов (Hyland, 2005).

Содержание Сорг в эоловой взвеси или в атмосферной пыли колеблется от 8,7 до 53,0%, т. е. отдельные пробы в пределах точности определения Сорг почти целиком состоят из ОВ. Ежегодное поступление эолового материала в Мировой океан оценивается в 1600 млн. т сухого вещества. Если среднее содержание в нем Сорг принять за 20%, то это составит 320 млн. т Сорг.

Льды и волны выносят в океан продукты разрушения осадочных и изверженных пород, а вместе с ними и некоторое количество ОВ. В отдельных районах океана, например в море Росса, ОВ такого генезиса может составлять до 90% всех органических соединений в осадках. Ежегодный твердый ледовый сток в Мировой океан оценивается в 1500 млн. т сухого вещества, а количество материала волновой абразии в 500 млн. т.

При извержении вулканов в океан поступают твердые, жидкие и газообразные продукты, в том числе органические соединения. Поступление в океан продуктов наземного вулканизма вошло составной частью в эоловые выносы, речной и подземный сток, в ледовую и волновую абразию. Количество ОВ, переходящее в океан при извержении подводных вулканов, в настоящее   время   оценить   трудно.

За последнее десятилетие особенно ярко проявились признаки отягощения биосферы производственными и другими отходами, в составе которых в океан поступает много самых разнообразных органических веществ. Среди них содержится около 4 млн. т нефти (по различным оценкам от 1 до 10 млн. т) и около 6 млн. т «неприродных» органических соединений, сырьем для которых также послужили нефть, газ и другие горючие ископаемые, а также фитомасса (Романкевич, 1977).

Органическое вещество современных морских и океанических осадков по составу близко к органическому веществу ископаемых осадочных пород. В биогенном веществе содержится 55-65 % органического углерода (Монин, 1979).

В толще вод морей и океанов наблюдается отсутствие полного баланса

в системе синтез-разложение ОВ выражающиеся в том, что в форме взвеси

дна ежегодно достигает около 1-3 млрд. т. С0рГ. Разложение осажденного ОВ

практически является единственным источником энергии для

биогеохимических      процессов      аутогенного         минералообразования,

приводящих   к рассеиванию элементов, а в ряде случаев - к формированию их рудных концентраций.

В современных осадках выделяют несколько морфологических (генетических)   форм ОВ:

1) органический детрит и агрегаты ОВ (преимущественно автохтонное

ОВ);

41


  1. остатки растительности суши и макрофитов; пыльца и споры (преимущественно аллохтонная компонента, а у берегов смесь авто- и аллохтонного ОВ);
  2. ОВ биогенного известкового и кремневого скелетного материала;
  3. ОВ костных остатков ихтиофауны;
  4. ОВ, связанное пелитовым (глинистым) материалом;
  5. ОВ, входящее в состав изверженных пород;
  6. другие формы ОВ (Романкевич, 1977).

Частицы органического детрита - обычно серовато-зеленые, серые и коричневато-серые, но часто встречаются весьма свежие зеленые. Волокна и другие относительно крупные частицы обволакивают раковины и их обломки, терригенный материал. Они скрепляют в комки (агрегаты) створки диатомей, раковинки фораминифер, терригенный материал. В осадках шельфов и континентальных склонов встречаются преимущественно глинистые агрегаты, скрепленные мелкими частичками органического детрита, коллоидальным органическим и фосфатным веществом.

Органические волокна и более мелкие частички детрита весьма устойчивы к разложению. По мере увеличения глубины и удаления от высокопродуктивных зон содержание органических частиц уменьшается, а поэтому пески, которые, как правило, распространены на мелководье, содержат в 1,5-2 раза больше органических частиц. В районах низкой биологической продуктивности органический детрит чаще представлен мелкими (0,1-0,01 мм)   частичками   черного и черно-серого цвета.

Некоторая часть ОВ в донных осадках морей и океанов связана с остатками наземных растений, их спорами и пыльцой, обрывками фитобентоса, наличие многочисленных обломков древесины, веток, коры и листьев деревьев в донных осадках, которые также имеют аллохтонное происхождение. Растительный материал заносится с суши и мелководий на большие глубины океана. Пыльца и споры распространены значительно шире, чем остатки наземной растительности. Их особенно много в мелководных платформенных морях и в прибрежных участках больших котловинных водоемов (Романкевич, 1977). Споры и пыльца могут утилизироваться не только многими наземными животными, но и морскими беспозвоночными.

Органическое вещество является неотъемлемой частью раковин, моллюсков, фораминифер, известковых водорослей, кораллов, мшанок, створок диатомей. Оно синтезируется организмами при жизни наряду с минеральным материалом. В известковом раковинном материале, в кораллах и мшанках содержится 0,11-2,74% Сорг (Романкевич, 1977). Наибольшие концентрации свойственны кораллово-водорослевым остаткам (Rossi, 2002). В раковинном материале моллюсков и мшанок, слагающих основную массу биогенных известковых песков и крупных алевритов Атлантики, содержится от 0,12 до 1,27%, в среднем 0,5-0,7% Сорг. Таким образом, осадок состоящий только из раковинного материала, должен содержать около 0,5-1,0 % Сорг.

42


В скелетных остатках фораминифер и птеропод содержится в 2-4 раза, меньше Сорг, чем в раковинах многих моллюсков. Таким образом, основной формой Сорг в глубоководных сильноизвестковых осадках является углерод, содержащийся в раковинном материале (Романкевич, 1977).

В океанических изверженных породах Сорг содержится в незначительных концентрациях. С продуктами физического и химического разрушения этот углерод попадает в осадки. В общем балансе и накоплении ОВ в осадках он играет небольшую роль. Однако в отдельных районах его доля может достигать в донных отложениях 90% от суммы Сорг.

Пути поступления антропогенного ОВ в океан различны: сток с речными водами, сброс промышленных отходов, сточные и балластные воды с судов, утечка нефти при ее добыче в океане и при транспортировке (Романкевич, 1977).

Распределение Сорг в осадках Мирового океана выражается в существовании циркумконтинентальной и широтной зональностей. В соответствии с распределением взвешенного ОВ наиболее резко выражена циркумконтинентальная зональность, которая является самой характерной особенностью распределения ОВ в донных отложениях океана. Она выражается в тяготении повышенных концентраций ОВ к периферической зоне, охватывающей окраинные моря, океанический шельф, континентальный склон и краевые части котловин. В пределах периферической зоны выделяются два максимума содержания ОВ: мелководный и более глубоководный, разделенные областью пониженных содержаний Сорг.

Мелководный максимум приурочен к сравнительно тонким осадкам заливов, лагун, бухт, внутренних мелководных морей и верхней части открытого океанского шельфа. Там, где на мелководье накапливаются илистые осадки, обычно наблюдаются повышенные содержания Сорг (Павлюк и др., 2005). Это обусловлено его высоким содержанием в алевритово-пелитовой части речной взвеси, повышенной продуктивностью планктона и быстрым захоронением органических частиц и сорбированного ОВ. Уменьшение процентных концентраций Сорг в песках часто не сопровождается уменьшением абсолютных масс Сорг, которые во многих местах очень велики вследствие высоких скоростей накопления осадков в областях выноса материала реками.

Глубоководный максимум ОВ приурочен к илам континентальных склонов и прилегающих к ним краевым частям океанических котловин. В Тихом и Индийском океанах к этой зоне относятся осадки склонов и глубоководных желобов, расположенных вблизи континентов.

В открытых частях океана, в окраинных морях, во многих внутриконтинентальных водоемах мелководный и глубоководный максимумы ОВ обычно разделены зоной меньшего содержания Сорг. Причиной этого является сброс осадочного материала, в том числе ОВ с внешней части шельфа, и его осаждение в нижней части склона. Часть ОВ достигает больших глубин и осаждается в центральных халистазах внутренних морей или на дне глубоководных желобов.

43


Основными факторами, которые в ряде мест приводят к разделению верхнего и нижнего максимумов зоной пониженных концентраций ОВ в нижней части шельфа, являются: а) повышенные скорости движения придонных вод, ведущие к переотложению осадочного материала, увеличению его крупности и выносу ОВ; б) малые скорости накопления осадков или даже эрозия дна, наличие реликтовых древних отложений, которые в ряде мест занимают до 70% площади дна. Аэрация осадков и ускоренное растворение и минерализация ОВ является фактором приводящим к разделению верхнего и нижнего максимумов (Dauwe, Middelburg, Herman, 2001).

По мере удаления в центральные части океанов содержание Сорг в осадках уменьшается до минимальных значений (<0,25%). Области со столь низким содержанием Сорг занимают огромные площади в центральных частях Тихого океана.

В осадках, помимо циркумконтинентальной зональности распределения Сорг, выражена широтная зональность, которая характерна для планктона и взвешенного ОВ. Наиболее четко широтная зональность выражена в Тихом океане (Романкевич, 1977).

Содержание Сорг в верхнем слое осадков морей и океанов колеблется от 0,01 до 14,05%. В осадках Тихого океана содержание Сорг колеблется в столь же широких пределах: 0,03-10,59% (Романкевич, 1977).

Почти во всех гранулометрических разностях осадков встречаются крайне низкие и высокие величины содержания Сорг. В Тихом океане вследствие того, что нижний предел содержания С0рг примерно одинаков во всех гранулометрических типах осадков (0,03-0,08%), а верхний смещен в

Область МеЛКОВОДНЫХ ПЄЛИТОВЬІХ ИЛОВ,  ВеЛИЧИНа ОТНОШеНИЯ Сорг Мах/Сорг Мин

достигает наибольшего значения в мелководных пелитовых осадках (Демина и др.,2005). Однако во многих районах океана встречаются фации песков и алевритов, обогащенные ОВ, например на шельфах Камчатки, юго-западной Африки,    Южной    Америки    (Романкевич,    1977).    Поэтому    в    песках

ВСТречаЮТСЯ ПОЧТИ  СТОЛЬ  ЖЄ  ВЫСОКИе ВеЛИЧИНЫ  ОТНОШеНИЯ  Сорг Мах/Сорг Мин,

как в пелитовых илах.

Большие пределы колебаний Сорг свойственны не только всем гранулометрическим и большинству генетических типов осадков океана (терригенным, кремнистым, карбонатным различных типов), но также почти всем литолого-фациальным типам отложений подводных окраин континентов и краевой части ложа океана. В центральных областях ложа океана пределы колебаний, содержания Сорг, выраженные в процентах от веса осадков как отношение С0ргМах/С0рг мин, обычно меньше. Это свидетельствует о более стабильных условиях поступления и захоронения здесь ОВ (Романкевич, 1977).

Среди генетических типов осадков Тихого и Атлантического океанов наиболее высокое среднее содержание Сорг имеют терригенные слабокремнистые и мелководные кремнистые диатомовые илы различных климатических зон: бореальной гумидной в Тихом океане и тропической аридной в юго-

44


восточной части обоих океанов. Особенно высоко содержание Сорг в районах прибрежных апвеллингов, например перуанского, калифорнийского, ряда районов на северо-западе Тихого океана, а также апвеллинга у берегов западной Африки.

В отличие от диатомовых илов, отлагающихся в областях общего циклонического движения и подъема вод, а также в зонах прибрежных апвеллингов, диатомовые илы открытой тропической зоны Тихого океана и диатомовые илы антарктического пояса характеризуются низким содержанием Сорг (в среднем 0,30 и 0,20%). Они отлагаются на больших глубинах, в удаленных от суши низкопродуктивных районах, накапливаются медленно, это неблагоприятно для сохранения ОВ. Поэтому даже по сравнению с диатомовыми илами бореального пояса в Тихом океане они содержат в 2-4 раза меньше ОВ и в десятки раз меньше ОВ по сравнению с мелководными кремнистыми и слабокремнистыми илами. Относительно мелководные карбонатные осадки (коралловые, фораминиферово-коралловые, кораллово-водорослевые) содержат больше ОВ по сравнению с глубоководными фораминиферовыми илами открытых районов и терригенными осадками (Романкевич, 1977).

Все типы осадков в центральных областях Тихого и Атлантического океанов бедны ОВ. Красные глубоководные глины, особенно их эвпелагические разности в Тихом океане, характеризуются наименьшим содержанием ОВ среди осадков близкого гранулометрического состава.

Металлоносные осадки, встреченные в областях глубинных разломов и раздвижения дна в юго-восточной части Тихого океана, содержат всего 0,23-0,31% Сорг и до 20-40% гидроокислов железа. Вулканокластические осадки, широко развитые в открытых областях областях западной части Тихого океана, бедны Сорг (0,03-0,39%, в среднем 0,23%).

По различию в возрасте осадков, а также в количестве поступающего и захороняющегося ОВ выделяют 4 типа вертикального распределения ОВ:

1)  Наиболее сложный характер имеет распределение Сорг в толще

осадков шельфа и верхней части склонов. Для него характерны резкие и

неоднократные чередования слоев, обедненных и обогащенных Сорг, большая

горизонтальная и вертикальная изменчивость содержания ОВ, наличие

горизонтов, в которых форменные остатки и агрегаты ОВ почти не

отлагались, так как гидродинамические условия препятствовали их

седиментации. В результате возникали, наряду с высокими, фоновые

концентрации Сорг, связанные с сорбированной формой нахождения его

основной части.

2)     Наблюдается в колонках континентальных склонов, дна

глубоководных желобов, которые не отделены от него переходной зоной, а

также в колонках континентального подножья. В высоких широтах эти

колонки сложены преимущественно терригенными и кремнисто-

терригенными илами, а в тропических - кроме того, карбонатными

фораминиферовыми осадками.

45


  1. Наблюдается в колонках краевой части ложа океана. Они сложены гемипелагическими терригенными илами с повышенным содержанием биогенного кремнистого материала в умеренных широтах и карбонатного - в тропических. Толща осадков 3 типа характеризуется меньшим содержанием Сорг, чем толща осадков 2 типа. По вертикали содержание Сорг значительно изменяется, и в отдельных слоях оно выше, чем в верхнем слое.
  2. Наблюдается в колонках ложа океана, взятых на значительном удалении от суши и сложенных на всем протяжении эвпелагическими и миопелагическими (красными) глинами.

Средние скорости накопления абсолютных масс Сорг в осадках различного типа колеблются от менее 0,0002-0,0005 до 0,0360-0,0525 г/см2 в 1000 лет. Минимальные средние скорости накопления Сорг свойственны красным глубоководным глинам, а максимальные - терригенным осадкам. Для эвпелагических глин Тихого океана, отлагающихся в центральных удаленных от суши частях ложа, характерны крайне низкие скорости накопления ОВ, которые не встречаются ни в одном из типов осадков Атлантического океана. По степени уменьшения скоростей накопления абсолютных масс Сорг осадки в Тихом океане составляют близкие ряды: терригенные > терригенно-карбонатные + карбонатные > кремнистые диатомовые (приантарктические) + диатомово-радиоляриевые + радиоляриево-фораминифе-ровые > миопелагические (красные) глины > эвпелагические (красные) глины.

Средняя скорость накопления абсолютных масс Сорг в Атлантическом океане примерно в 2,5 раза больше, чем в Тихом (0,0265 и 0,0106 г/см2 в 1000 лет). Скорости накопления абсолютных масс Сорг для осадков подводной окраины, краевой и центральной частей ложа Тихого океана составляют 0,0472; 0,0047 и 0,0006 г/см2 в 1000 лет (Романкевич, 1977).

Общее количество С0рг, которое захороняется в осадках Тихого и Атлантического океанов составляет в 1000 лет (17,1-17,9) • 10 т. Сорг и (22,5-26,2) • 10 т. С0Рг или в среднем соответственно 17,5*10 и 24,4» 10 т. Сорг. Основная масса этого материала в обоих океанах отлагается на подводных окраинах континентов.

В Мировом океане более 85-90% всего ОВ отлагается в области подводных окраин континентов. При этом основная масса ОВ захороняется в осадках континентальных склонов. Таким образом, циркумконтинентальная локализация абсолютных масс ОВ в океане согласуется с планом распределения масс осадочного материала и концентраций Сорг (в %).

В пределах подводных окраин континентов распределение процентных концентраций Сорг и скоростей накопления его абсолютных масс крайне неравномерное. В отдельных прогибах, на шельфах, континентальных склонах и на дне приконтинентальных глубоководных желобов, где возникают естественные отстойники осадочного материала, а поступление Св еще сохраняется высоким, накапливаются мощные толщи илов, которые характеризуются высоким процентным содержанием Сорг и его абсолютных масс.

46


Ежегодно в форме взвеси дна мирового океана в целом достигает около 13 млрд. т Сорг в год, а захороняется в осадках ежегодно 85 млн. т Сорг. Следовательно, на поверхности дна и в самом верхнем слое осадков сгорает в биохимических и химических реакциях, частично растворяется и переходит в резерв глубинного ОВ около 0,915-2,915 млрд. т Сорг/год, или примерно 91-97% от взвешенного ОВ, достигающего дна. Из круговорота ОВ в Мировом океане ежегодно в донные осадки переходит примерно 0,4 % той энергии, которая была создана фотосинтезом (Романкевич, 1977).


II. АТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ


2.1. Общий анализ факторов антропогенного воздействия

Современный период истории развития цивилизации характеризуется все более возрастающим воздействием человеческого общества на природу морей и океанов, принявшим глобальные масштабы. Жизнь человека и его нужды требуют постоянного расширения всех сфер деятельности, но, к сожалению, этот процесс не обходится без вмешательства в естественную природную среду и ее изменения. Мировой океан, в особенности его прибрежная часть, все больше вовлекается в сферу активной хозяйственной деятельности человека. Так, на мировом океаническом шельфе добывается до 30% нефти и около 20% природного газа, более 20% белков животного происхождения, свыше 70% мирового грузооборота приходится на морской транспорт (Некоторые региональные последствия..., 1990). Высокие темпы урбанизации прибрежных участков и развитие в этих районах энергетики, промышленности, сельского хозяйства, а также их использование в целях рекреации увеличивает поступление загрязняющих веществ антропогенного характера в морскую среду. Непрерывно возрастающий антропогенный пресс на экосистемы шельфа, в отдельных случаях приводит к их значительным, а порой и катастрофическим изменениям.

Нарушение экологического равновесия в морях происходит через речной сток, изменение береговых процессов и берегового контура, изменение газового состава атмосферы, воздушные и морские течения, перемены в составе и количестве флоры и фауны, изменение биологических и экологических характеристик донных и пелагических сообществ и др. Масштабы нарушения экологического равновесия, при определенных сочетаниях естественных и антропогенных факторов, порой настолько велики, что их вполне можно сопоставить с ходом природных процессов.

47


Основные     типы     антропогенного     воздействия,     оказываемого     на прибрежную зону моря и их возможные последствия, представлены в табл. 5. Все     разнообразие     человеческой     деятельности,     оказывающей негативное воздействие на морскую среду, условно можно разделить на следующие типы:

  1. техногенное влияние - судостроение, судоремонт и судоходство, строительство и размещение на побережье различного рода предприятий, сопровождающееся сбросом технологических сточных вод, содержащих токсичные вещества, морское гидростроительство, добыча и транспортировка, прокладывание продуктопроводов нефти и природного газа, влияние военного флота и др.;
  2. добыча морских биоресурсов малотоннажными и крупнотоннажными судами тралового и других видов флота, любительский вылов, браконьерство;
  3. загрязнение прибрежных районов моря бытовыми и сельскохозяйственными стоками;
  4. развитие рекреации и туризма.

По степени интенсивности антропогенное воздействие на моря и океаны разделяют на пять градаций (Гершанович, Карпевич, 1986):

  1. Очень слабое воздействие - центральные и удаленные части океанов. Основной компонент воздействия - загрязнение за счет переноса поллютантов (особенно нефтяных пленок) движущимися водами, атмосферными осадками и аэрозолями. Охватывает обширные площади океанов. Уровень загрязнения мал, но прослеживается современными аналитическими методами.
  2. Слабое воздействие - прослеживается в большинстве периферических глубоководных областей океана, находящихся вне прямого влияния стока с суши, трасс нефтяного флота и вне районов активного рыбного промысла.
  3. Умеренное воздействие - уровень загрязнения превышает средние значения для обширных океанических пространств на один - два порядка, возрастает диапазон загрязняющих веществ, усиливается мозаичность в их распространении и временная изменчивость. Охватывает зоны меридиональных течений, фронтальные зоны открытого океана, а также глубоководные океанические районы, прилегающие к дельтам крупнейших рек.
  4. Сильное воздействие - резко повышенный уровень загрязнения с признаками его влияния на экосистему; постоянный промысел, приводящий в отдельных случаях к временным изменениям в составе биоты и нарушению экосистемных связей; изменения солености и солевого состава, отклонение в температурном режиме. Наблюдается в некоторых районах шельфа и приустьевых областей, дельтах, эстуариях, внутриконтинентальных морях, на участках интенсивного рыболовства, морской добычи нефти и газа.

48


Таблица 5

Антропогенное воздействие на морскую среду (The state of..., 1991)

Воздействие

Вещество или

Главный антропогенный

Возможный эффект

активный

источник

компонент

Биогенные

Бытовые,

Эвтрофикация

вещества

сельскохозяйственные, промышленные сточные воды

Патогенные

Бытовые,

Инфекционные заболевания и гибель

микроорганизмы

сельскохозяйственные сточные воды

рыб в прибрежной зоне

Нефть

Промышленность,

Появление нефтяной пленки на

судоходство, автотрассы и

поверхности океана, заражение

автомобили

животных, птиц, нарушение процессов фотосинтеза и кислородного обмена с атмосферой, сокращение числа пляжных зон

Синтетические

Промышленность, бытовые

Нарушение процессов

Загрязнение

органические

стоки, сельское хозяйство,

функционирования морских

вещества

обработка древесины

экосистем

Радиоактивные

-Ядерные испытания,

Нарушение процессов

компоненты

ядерное производство и

функционирования морских

захоронение отходов

экосистем

Тяжелые

Промышленность, бытовые

Нарушение процессов

металлы

стоки, зоны дампинга в

функционирования морских

океане, автомобили

экосистем

Твердые

Рекреационная

Механическое воздействие на

бытовые отходы

деятельность, сбросы с

гидробионтов, нарушение мест

кораблей

обитания

Жидкие

Промышленность, бытовые

Уменьшение содержания

неорганические

стоки, размещение зон

растворенного в морской воде

и органические

дампинга

кислорода, заморы

отходы

Развитие

Строительство,

Сокращение числа естественных

Изменение

человеческого

промышленность, развитие

ландшафтов, береговая эрозия

окружающей

общества в

туризма и отдыха

природной среды

прибрежных зонах

Океаническое и

Вылов

Нарушение равновесия в морских

прибрежное

экосистемах

Добыча

природных

ресурсов

рыболовство

Добыча нефти и газа

Установки нефтегазодобычи, аварии

Нефтяное и другое химическое загрязнение

Разработка

Разработка, добыча

Ухудшение качества воды, береговая

минеральных

эрозия

месторождении

Загрязнение

Диоксид

Энергетика, транспорт,

Ухудшение среды обитания,

атмосферы

углерода,

сельское хозяйство,

уменьшение продуктивности океана,

сернистый

промышленность

увеличение уровня моря

ангидрид и

другие

поллютанты

49


5) Очень сильное воздействие - участки, на которых антропогенные факторы, отдельно или совместно действующие, существенно влияют на морскую экосистему, приводя ее к кратковременным, а иногда и долговременным отклонениям от нормального функционирования. Как правило, площадь акваторий с таким воздействием невелика, обычно оно наблюдается там, где случаются крупные аварии с нефтетранспортным флотом и нефтепроводами в море, неупорядоченное и недостаточно экологически обоснованное морское строительство, глубокие нарушения в стоке рек, в регулировании промысла.

Процесс воздействия на океан постоянно усиливается и приводит к тому, что площади акваторий с очень слабым и слабым воздействием постоянно сокращаются, а с умеренным, сильным и очень сильным -возрастают.

2.2. Техногенное воздействие

Техногенное загрязнение прибрежной зоны моря

Загрязнение морской среды - это привнесение человеком прямо или косвенно веществ или энергии, которое может причинить вред здоровью людей, повлечь уменьшение рыбных запасов и другие неблагоприятные явления вследствие изменения физических, химических, биологических свойств вод, снижения их способности к естественному самоочищению, нарушения гидрологического и геологического режима вод (Экосистемы, биоресурсы..., 1996).

Наиболее опасным для морских вод признается загрязнение нефтяными углеводородами, хлорорганическими пестицидами, металлами и радионуклидами, синтетическими поверхностно-активными веществами, фенолами. Поступление загрязнения в прибрежные воды происходит в результате стоков промышленных предприятий, речных стоков, атмосферных осадков, сброса балластных и льяльных вод с судов, проведения дноуглубительных работ. Особое внимание следует уделить атмосферным переносам поллютантов. Выброс в атмосферу, последующий атмосферный перенос и осаждение на поверхности водной среды являются одновременно и важнейшими источниками, и путями поступления загрязнения в Мировой океан (Христофорова, 1989). По подсчетам специалистов (Цыбань, 1989) на поверхность Мирового океана в год выпадает 2*105-2*106 т свинца, 2*103-3*103 т ртути, 3*105 т нефтяных углеводородов (НУ), 5*102-1,4*104 т кадмия, 103-3*104 т мышьяка. При этом, для ртути, свинца и хлорсодержащих углеводородов выброс в атмосферу и последующее выпадение на поверхность океана является основным путем поступления в морские экосистемы (Христофорова, 1989; Савинова, 1990).

В результате непрерывного поступления поллютантов в морскую среду в Мировом океане происходят следующие процессы (Цыбань, 1989):

50


  1. переносы загрязняющих веществ интенсивными течениями на большие расстояния, а также в открытые районы океана и поражение наиболее уязвимых экосистем океанской среды (северные холодноводные экосистемы, экосистемы коралловых рифов, апвеллинги);
  2. возникновение полей хронического загрязнения в областях схождения разнородных водных масс, эстуарийных зонах и зонах квазистационарных круговоротов;
  3. дальнейшие атмосферные переносы загрязняющих веществ и их осаждение на подстилающую поверхность океана;
  4. перенос загрязняющих веществ из поверхностных слоев в более глубоководные слои океана и накопление их в морских организмах, взвешенном органическом веществе и донных осадках.

Поступающие в Мировой океан химические и радиоактивные вещества распределяются в нем неравномерно. Важнейшую роль в этом процессе играют течения, которые осуществляют перенос элементов в вертикальном и горизонтальном направлениях. Наибольшая эмиссия и накопление поллютантов происходит в прибрежных зонах.

Спад производства, вызванный всеобщим экономическим кризисом в России в начале 90-х гг. XX века, повлек за собой уменьшение поступления загрязняющих веществ в прибрежные акватории. Однако общемировая картина характеризуется увеличением объемов поступающих в природную среду поллютантов (Новиков, 1999). В результате этих процессов в настоящее время в открытом океане обнаруживаются поля хронического загрязнения с низкими концентрациями молекулярно -устойчивых химических соединений - факторы малой интенсивности. Лабильность океанской среды и тесная взаимосвязь океанских систем способствуют перерастанию локального загрязнения в глобальное. Подводная добыча песка

Добыча песка в море ведется методами рефулирования - т.е. засасыванием водно-песчаной смеси через трубу в трюм баржи (Зуев, Болтачев, 1999). Затем песок оседает, а вода выливается за борт, при этом до 25% песка возвращается обратно в воду. Следствиями рефулирования являются взмучивание, заиление дна, увеличение глубины и изменение подводного рельефа, а также вторичное загрязнение водной среды и биоты органическими, минеральными и токсичныими веществами, содержащимися в добываемых грунтах. На поверхности воды образуется мутьевое пятно, размеры которого зависят от погодных условий и волнения, увеличиваясь при усилении волнения и ветра. По данным исследований, проведенных в Черном море при работе насоса на пространстве до 3 м от края воронки происходит полное уничтожение донных биоценозов в результате их засыпания песком (Зуев, Болтачев, 1999). При увеличении расстояния доля песчаной фракции во взвеси и образующихся вновь осадках уменьшается, а макрофиты покрываются илом, что препятствует прохождению фотосинтеза и приводит к уменьшению их размеров. На донных животных взвесь действует по  разному - на подвижных сестонофагов  она не  оказывает

51


значительного влияния, в то время как фильтраторы оказываются в худшем положении. Разрушение донных биоценозов, в свою очередь, влияет на условия питания бентосоядных рыб. По подсчетам специалистов при объеме добываемого песка в 1 млн. м в год на восстановление донных биоценозов требуется не менее 7 лет.

Дноуглубительные работы

Нарастание темпов развития промышленности и экономики разных стан мира способствует росту объемов морских перевозок. Для этого, а также при сопутствующем строительстве портовых зон и гидростроительстве, возникает необходимость проведения дноуглубительных работ в прибрежных зонах. Такие работы сопровождаются извлечением из моря и перемещением больших масс грунтов, дальнейшая утилизация которых представляет серьезную проблему. Извлеченные при проведении дноуглубительных работ грунты составляют более 80% всех твердых отходов, сбрасываемых в море (Некоторые региональные последствия..., 1990). Их захоронение - дампинг - проводится на расстоянии не менее 10-20 км от района добычи и сопровождается изменением рельефа дна, взмучиванием водных масс, повреждением растений и животных, вторичным загрязнением морских вод элементами, сконцентрировавшимися в донных отложениях. Дноуглубительные работы проводятся во многих странах мира (США, Канаде, Испании, Франции, Англии и др.), причем в конце 80-х гг. XX века в 37 странах мира дноуглубительные работы сопровождались дампингом грунтов (Некоторые региональные последствия..., 1990). Согласно оценкам Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института (ДВНИГМИ), объем перерабатываемых грунтов в дальневосточных морях составляет 3 млн. т ежегодно. Условия среды в районах дампинга подвергаются существенным изменениям в зависимости от объема сброшенного материала и степени его загрязнения. В процессе захоронения грунтов, извлеченных, как правило, на акваториях портов, в морскую среду попадают различные поллютанты, в том числе -нефтеуглеводородов, тяжелых металлов, соединения азота и фосфора. Поскольку в сбрасываемом материале токсиканты находятся в адсорбированном состоянии, часть их переходит обратно в морскую среду при сбросе грунта. Степень интенсивности перехода зависит от гидрологических условий среды и физико-химических свойств грунта. Так, при вторичном сбросе песчаных грунтов в морскую среду поступает больше загрязняющих веществ, чем при дампинге илистых отложений. Вторичное загрязнение водной среды при дампинге грунта может стать причиной нарушения гидрологических и гидробиологических процессов в прибрежной зоне (Шлыгин и др., 1982; Некоторые региональные последствия..., 1990).

52


2.3.Загрязнение сельскохозяйственными и бытовыми стоками

Бытовые сточные воды попадают в море вместе с речными водами, а также непосредственно с суши, значительное загрязнение морских поверхностных вод происходит в результате сброса фановых и хозяйственно-бытовых сточных вод судов. Поступление бытовых стоков всегда сопровождаются развитием кишечной палочки и энтеробактерий, а также сбросом значительного количества органических соединений, снижающих содержание растворенного в морской воде кислорода. В зонах поступления неочищенных сточных вод наблюдаются повышенные концентрации соединений фосфора и азота, а также неблагополучная санитарно-бактериологическая обстановка. В условиях высокого содержания биогенных элементов и слабой гидродинамики в морской среде наблюдаются явления эвтрофикации. В дальнейшем, в результате продукции фитопланктоном токсинов в водную среду, может произойти вторичное заражение морской воды. Однако накопление биогенного органического вещества в морской среде вызывает также перестройку бентосных сообществ (Rossi, Underwood, 2002). Ухудшение качества морской среды, связанное со сбросом бытовых сточных вод, может быть опасным не только для морских экосистем, но и для самого человека, поскольку купание и вылов гидробионтов на таких участках может быть причиной многих инфекционных заболеваний и кишечных отравлений.

В настоящее время в России неблагоприятная экологическая обстановка, связанная с поступлением бытовых стоков в морскую среду и дальнейшими процессами эвтрофикации наблюдается в некоторых районах Балтийского, Черного, Северного и Японского моря (Савинова, 1990; The state of..., 1991; Новиков, 1999). Так, интенсивные процессы эвтрофикации в Балтийском море стали происходить в 80-х гг. XX столетия. На Черном море за последние 30 лет гидрохимические показатели также существенно ухудшились, что было вызвано сбросом промышленно-бытовых стоков. Например, в Каламитском заливе Черного моря прозрачность воды в прибрежной зоне снизилась в 5 раз, а содержание биогенов в поверхностных водах возросло вдвое (Болтачева и др., 1999).

2.4.Рыболовство. Добыча и культивирование морских

гидробионтов

Промысел морских организмов

Растущая численность населения Земли и необходимость резкого увеличения производства продуктов питания, прежде всего животных белков, заставляют человека обращаться к использованию биологических ресурсов океана. В конце XX в. добываемые морские организмы обеспечивали около 2% рациона человечества и около 25% потребляемых им животных белков (Виноградов, Виноградова, 1989).

53


К 1970 г. общемировой вылов морских биоресурсов составлял чуть более 60 млн. тонн (примерно 18 кг на одного человека). В 1988 г мировой объем добычи морских рыб и беспозвоночных оставлял 85 млн. т (Моисеев, 1989; The state of..., 1991). В конце XX в. крупнейшей рыбодобывающей страной в мире была Япония, ей принадлежало 14% общемировой добычи. Большим объемом добычи биоресурсов в тот период характеризовались также США (6,7%), Дания (2,3%), Канада (1,8%) и Испания (1,7%).

Среди многих тысяч видов различных животных и растений, населяющих моря, в промысловых целях человеком используется лишь небольшая часть этого разнообразия. Весь мировой вылов рыбы основан на использовании около двух тысяч видов (примерно 10% от общего числа известных видов рыб), из них половину общемирового улова составляют 20 видов, а 5 видов - сардина иваси, перуанская сардина, перуанский анчоус, минтай и чилийская сардина - формируют четвертую часть улова

На побережье южного Приморья человек поселился более 1000 лет до н.э. в период климатического оптимума голоцена. По некоторым данным (Вышкварцев и др., 2001), поселения, датируемые этим сроком, обнаружены в бухтах Сивучья, Миноносок, Калевала, Пемзовая и на о. Фуругельма.

До середины 50-х гг. XX столетия добыча рыбы и морских беспозвоночных в Приморье велась главным образом малотоннажным флотом в прибрежной зоне. Это способствовало использованию широкого ассортимента добываемого сырья, а также развитию инфраструктуры побережья. Именно этому времени соответствует период максимальной освоенности береговой зоны Приморского края (Преображенский, 2000). Однако из-за недостаточных производственных мощностей многочисленных тогда рыболовецких колхозов общий объем вылова был невысок.

С середины 50-х гг. началась переориентация рыбной промышленности на развитие крупнотоннажного рыбопромышленного флота, направленная на освоение массовых скоплений ограниченного числа морских промысловых видов, что привело к существенному росту объемов добычи и производства рыбной продукции и способствовало концентрации производственных мощностей обрабатывающих предприятий в крупных городах.

В настоящее время большая часть улова на Дальнем Востоке добывается в Охотском и Беринговом море. Так, к началу 1960 г. суммарный вылов в Охотском море достиг примерно 1 млн. т (Шунтов, Дулепова, 1996). Основу вылова составляли сельдь, камбалы, лососи и крабы. Во второй половине 60-х гг. XX в. уменьшились объемы добычи лососей и камбалы, но увеличились уловы сельди и особенно минтая. Вскоре минтай вышел на первое место, и в настоящее время он слагает основу вылова гидробионтов в Дальневосточных морях. 70-е гг. прошлого века характеризуется максимальным выловом морских биоребсурсов в Охотском море - 2,7 млн.т., причем 62% составлял минтай. До введения в 1977 г. российской (советской) 200-мильной экономической зоны больше половины вылова биоресурсов в Охотском море приходилось на долю Японии. В результате огромных объемов рыбодобычи, а также под влиянием естественных причин именно

54


это период характеризуется снижением запасов промысловых видов бентоса. После введения рыболовной зоны доступ иностранного флота в российские воды был строго ограничен, а вылов сократился примерно в два раза (Шунтов, Дулепова, 1996). Сходная тенденция наблюдается и в общемировом промысле - доля ценных в пищевом отношении видов рыб в мировом улове неуклонно сокращается.

По литературным данным (Шунтов, 1995), промышленный вылов обеспечивает добычу только 7% потенциально возможного. В последние годы объем вылова донных и придонных рыб в российской экономической зоне Японского моря не превышает 25-33% их возможного оптимального изъятия. Только начинают осваиваться мезопелагические рыбы и мелкие кальмары. Из существующих биоресурсов наиболее полно осваиваются рыбные объекты мелководных зон. Увеличение объемов вылова рыбы может происходить за счет промысла минтая и терпугов мезопелагиали вдоль берегов северного Приморья, камбал и керчаковых во всех промысловых районах. Среди морских беспозвоночных огромным потенциалом (300 тыс. т) обладает тихоокеанский кальмар. Недостаточный вылов этого объекта обусловлен рядом причин, среди которых слабая материально-техническая база, общий кризис рыбной промышленности, плохой рынок сбыта, необходимость дальнейшей качественной обработки, упаковки и маркетинговой работы и пр.

Промысел морских гидробионтов - очень важная часть экономики многих стран мира. Однако относительно узкая направленность добычи биоресурсов характерна для большинства участников общемирового промысла. Мощный антропогенный пресс на малое число промысловых объектов может стать причиной подрыва популяций промысловых гидробионтов и нарушения равновесия в морских экосистемах. Перелов влечет за собой кратковременные выгоды для промысловиков и дальнейший экологический и экономический кризис этой сферы (Eisenack, Кгорр, 2001). Поскольку объектами промысла, как правило, являются виды, занимающие верхние трофические уровни, выведение их из экосистемы в результате перелова, может привести к невостребованности видов низших трофических этажей и, как следствие, снижению морской продуктивности (Христофорова, 1999). Поэтому необходимо расширять число промысловых объектов, равномерно распределяя объемы вылова.

Морская аквакулътура

Хотя океаническое рыболовство еще долгое время будет сохранять свое значение, в мировом рыбном хозяйстве все больший вес приобретает марикультура и прибрежный промысел. Наибольшие перспективы имеет марикультура, развитие которой будет способствовать уменьшению транспортных издержек и трат на содержание рыболовного флота, а также независимость от состояния природной сырьевой базы (Преображенский, 2000). В настоящее время в большинстве стран АТР марикультура рассматривается как отрасль рыбного хозяйства, в которой видят не только

55


дополнение, но и в ряде случаев альтернативу традиционному промышленному рыболовству. Культивирование промысловых видов морских гидробионтов широко практикуется в прибрежных странах -Японии, Норвегии, Англии, Франции, Китае, Корее, где оно стало традиционным способом хозяйствования (Bardach et al., 1972; Пржеменецкая, 2001). Лидером среди стран, занимающихся разведением и выращиванием морских гидробионтов, является Япония, где вкладываются существенные материальные средства в развитие этого направления. В конце 80-х гг. XX века общая продукция марикультуры составляла примерно две трети всего объема аквакультуры (Скарлато и др., 1989).

Природно-климатические условия Приморского края чрезвычайно благоприятны для организации искусственного воспроизводства различных видов моллюсков, водорослей и рыб в промышленных масштабах. Археологические данные свидетельствуют о том, что аквакультура на отдельных участках побережья Японского моря известна еще с эпохи неолита - 6,5-5 тыс. лет назад (Бродянский, 2001). Так, открытое в Приморском крае поселение Бойсман II - на берегу бухты того же названия, в устье р. Рязановки, имеет свидетельства выращивания тихоокеанской устрицы Crassostreagigas.

Наиболее перспективными объектами воспроизводства в Приморье в настоящее время считаются ламинария японская, приморский гребешок, мидия тихоокеанская, трепанг, лососевые рыбы.

В настоящее время марикультура должна быть многогранной - т.е. поликультурой, так как выращивание одного только вида малорентабельно, требует больших затрат и может привести к нежелательным последствиям (Пржеменецкая, 2001; Khristoforova, Przhemenetskaya, 2002). Развитие марикультуры не возможно без знания биологии и экологии выращиваемых видов и связанных с ними трофически и топически организмов, а также гидрологических и гидробиологических условий, выбираемого для хозяйства водоема во избежании нежелательных последствий (Bardach et al., 1972; Скарлато и др., 1989; Габаев и др., 1998; Пржеменецкая, 2001; Probyn et al, 2001).

2.5. Рекреационный пресс е на побережье Приморского края

Большая часть благоприятных для отдыха районов побережья в Приморском крае используется бесконтрольно или в качестве "платных" пляжей. Каждый купальный сезон многие тысячи жителей Приморского и Хабаровского краев, а так же Амурской области устремляются к живописным берегам заливов Восток и Славянский, а также б. Рифовой, к островам Русский, Попова и Рейнеке, в пригородную часть г. Владивостока (бухты Лазурная - "Шамора", Муравьиная - "Тавайза" и др.). В результате "дикого   туризма"   прибрежные  территории  подвергаются   бессистемному

56


освоению, что ведет к утрате изначально высокого природно-рекреационного потенциала Приморского края.

Со стороны туристической и рекреационной активности существует серьезная угроза естественным экосистемам (Преловский, 1995). Происходит варварское уничтожение ландшафтных комплексов береговой зоны, очень часто без возможности их естественного возобновления, пожары, вырубка прибрежных лесов и рощ, захламление береговой зоны бытовым мусором. Так, продолжающееся более 100 лет рекреационное воздействие на Уссурийский залив, привело к деградации четвертой части растительного покрова его побережья (Кононова, 2000). Интенсивное антропогенное воздействие сказывается на биологическом разнообразии природных систем и их динамике (Бакланов, 1999; Селедец, 1999). Процесс обеднения биоразнообразия протекает неодинаково в разных регионах, что обусловлено как природными условиями, так и особенностями социально-экономического развития. Долгое время рекреационным ресурсам не уделялось должного внимания, в результате чего наш регион оказался не готовым к массовой рекреации и развитию туризма. Рекреация и туризм в Приморском крае стали мощным фактором антропогенного воздействия на природные системы (Селедец, 1999).

В настоящее время, в условиях все возрастающих масштабов рекреационно-туристическои деятельности, усиливается роль научных исследований, посвященных последствиям рекреационного воздействия на природные экосистемы и их устойчивости к такому воздействию. К сожалению, научные исследования действия пресса отдыхающих на морское побережье и прибрежные экосистемы сильно отстают от рекреационно-туристического и хозяйственного освоения этих районов, которое имеет отрицательные последствия и для практики природопользования и, в первую очередь, для туризма (Селедец, 1999).

Рекреационная география стала оформляться в нашей стране как самостоятельное научное направление со своими целями, задачами, методами и понятиями в 60-е гг. XX века. В отличии от западных регионов России, на Дальнем Востоке рекреационные исследования стали проводиться значительно позже, развивались медленно, не имели столь важной в данном случае географической и ресурсной направленности, и в качестве важнейшей цели имели не столько обеспечение населения территориями, пригодными для рекреации и туризма, сколько защиту от неорганизованных отдыхающих - «диких туристов» - уникальных объектов природы (Селедец, 1999). На региональном уровне наибольшее внимание уделяется инвентаризации, характеристике и сравнительному анализу рекреационных ресурсов (Воробьев и др., 2000), однако методов оценки последствий антропогенного воздействия на природно-ресурсные зоны, установления норм допустимых нагрузок и предотвращения возможных негативных последствий не так уж много. Работ же, изучающих рекреационную нагрузку на морское побережье Приморского края, реакцию морских экосистем на данный тип воздействия и

57


способность их к самовосстановлению, вообще единицы (Христофорова и др., 2001; Христофорова и др., 2002)

В настоящее время научные исследования в области рекреалогии отстают от запросов практики рекреационно-туристического использования территорий Дальнего Востока России. Система рекреационно-туристических территорий в нашем регионе складывается в значительной степени стихийно, без должной научной основы (Селедец, 1999). Единственным выходом из создавшейся ситуации является целевое развитие экологического туризма в Приморском крае, который позволит остановить или приостановить варварский натиск "диких туристов" на прибрежные экосистемы. Целью экологического туризма является углубление экологического образования и воспитания различных групп населения (Бакланов, 2000).

Несмотря на то, что рекреационная комфортность территории Приморского края значительно снижается из-за недостаточно развитой транспортной сети, практически отсутствующей материально-технической базы сферы туризма и отдыха, равномерного расселения по территории края, отсутствия квалифицированных кадров, способных грамотно заниматься рекреационным природопользованием на местах, обилия кровососущих насекомых в течении практически всего летного периода, повсеместного распространения природноочаговых заболеваний, Приморский край располагает уникальными возможностями по организации лечебно-оздоровительных ресурсов. Важной благоприятной предпосылкой для развития экологического туризма в Приморском крае является не только наличие природного, но и большого научного потенциала - научно-исследовательских институтов, университетов и научных стационаров. Высококвалифицированные эксперты, ученые могут организовать встречи, переговоры и экскурсии для продвижения экологического просвещения и воспитания туристов, привлечения местного населения в эту сферу деятельности, а также формирования у людей экологической культуры и самосознания.

Рекреационные возможности любого региона определяются природными и социально-экономическими факторами, поскольку они в значительной степени определяют комплекс природоохранных мер, который должен быть осуществлен до начала интенсивного использования той или иной территории. Однако существует серьезная проблема такого подхода в природопользовании. С одной стороны, богатое видовое разнообразие природного комплекса увеличивает его привлекательность для научно-познавательного туризма, но с другой стороны, плохо организованный и слабо контролируемый туризм может стать причиной исчезновения многих видов растений и животных. В настоящее время основная задача экологов состоит в разработке научных основ сохранения биологического разнообразия и оптимального использования его в рамках рационального природопользования с использованием новейших технологий. При организации экологического туризма появляется ряд проблем - создание необходимой  инфраструктуры,   оформление   и   обеспечение   безопасности

58


экологических маршрутов, размещение автотранспорта (Качур, 2000). Все это возможно осуществить, предварительно определив допустимые на территорию нагрузки. Надо понимать, что в случае изначального отсутствия правильной организации массового экологического туризма значительные антропогенные нагрузки на территорию могут стать фактором, ухудшающим природно-рекреационный потенциал территории.

Разработка основ рационального природопользования в береговой зоне должна обеспечить использование возобновимых природных ресурсов с минимальным ущербом для их возобновимости (Преображенский, 1999). Наиболее перспективным способом сохранения биоразнообразия и благоприятных условий для дальнейшего развития органического мира в нашем регионе может быть не просто развитие экотуризма, а создание тщательно продуманной глобальной системы охраняемых природных территорий, основанной на методах зонирования (Воробьев и др., 2000). Эта система может включать заповедники, заказники, национальные парки, памятники природы и другие категории охраняемых природных территорий. Многие из них при определенных условиях могут использоваться для целей рекреации и туризма. При разработке теоретических основ зонирования природных территорий для целей экологического туризма Всемирным фондом дикой природы (WWF) была разработана концепция «экорегионов» и проведено их теоретическое выделение для многих районов мира (Бочарников, 2000). Экологически важными признаками при выделении экорегионов считаются: биотическое богатство, сохранность местообитаний и природных процессов, степень эндемизма и наличие редких и находящихся под угрозой исчезновения объектов. При правильной организации рекреация и туризм не только не противоречат принципам сохранения биоразнообразия, но и могут в значительной степени содействовать развитию системы охраняемых природных территорий и рационализации природопользования в целом (Селедец, 1999; Бакланов, 2000; Бочарников, 2000).

Несомненна заинтересованность работников туристической отрасли в формировании научно-обоснованной системы охраняемых природных территорий и в разработке долговременного прогноза изменения природных комплексов.

С учетом целесообразности и важности щадящего режима в использовании территории Приморского края, являющегося во многом уникальным уголком мира, масштабы и интенсивность рекреационно-хозяйственного его освоения должны иметь определенные ограничения. Так, в целом по данному району заповедный режим природопользования может быть назначен не менее чем для 30 - 35% его территории, регулируемый -для 45 - 50% и общий - не более чем для 20% (Резник, 1999). Экологический туризм, как и любая другая деятельность, предполагающая использование ресурсов, должен являться частью международных, государственных, региональных и местных планов по защите окружающей среды и согласовываться с ними (Качур, 2000). Одной из наиболее распространенных за рубежом систем оценки состояния природных территорий, а также способом

59


мониторинга при рекреационном использовании стала методика «Пределов допустимых изменений» (ПДИ), разработанная службой охраны лесов Министерства сельского хозяйства США (Савенкова, 2000). Метод ПДИ направлен на установление измеряемых пределов вызываемых человеческой деятельностью изменений в природной среде, а также определение приемлемой стратегии для создания или восстановления необходимых природных условий. В настоящее время метод ПДИ успешно применяется для управления природными территориями в США, Австралии, Канаде, некоторых странах Индокитая и Южной Америки.

Для обоснования экологически устойчивого развития и функционирования рекреационных систем на территории Приморья был адаптирован экосистемный (бассейновый) принцип природопользования (Преловский, 1997; Преловский, Короткий, 1997).

В мировой практике наиболее богатый опыт организации экотуризма принадлежит США, которые обладают большими возможностями для рекреационного туризма в силу своего географического и геополитического положения, разнообразия климатических условий, а также высокого разнообразия флоры и фауны. Несмотря на ускоряющиеся темпы роста человечества и освоения прибрежной зоны - к настоящему времени в США и других развитых странах, имеющих выход к морю, 75% населения проживают на побережье (Преображенский, 1999) - проблема рационального природопользования здесь решена. США - пример того, как максимально благоприятно можно использовать то, что уже дано стране природой (Декина, 1999).

К основным типам рекреационных территорий США относятся национальные парки и охраняемые природные достопримечательности, национальные леса, рекреационные зоны, природные парки и зоны отдыха отдельных штатов, парки и зоны отдыха отдельных округов и муниципалитетов, заповедники, национальные морские побережья. В наши дни в США насчитывают примерно 350 различных парковых зон общей площадью более 30 млн. га (3.2% всей территории страны). Они создавались во всех уголках страны, отражая все разнообразие мест и ландшафтов, в целях консервации уголков природы и недопущения в них никакой бесполезной хозяйственной деятельности (Декина, 1999). В последние годы экологический туризм в биосферных заповедниках получил широкое развитие в Китае, Южной Корее и Японии (Качур, 2000).

В настоящее время в Приморском крае в области рекреационного использования морских побережий сложилась тревожная ситуация. С одной стороны, остановить освоение морского побережья и развитие пляжной инфраструктуры и бизнеса невозможно (поскольку потребности в отдыхе населения постоянно возрастают), с другой - высокие темпы развития рекреации и туризма, огромный пресс, оказываемый на морские экосистемы и побережье, а также, что немаловажно, непредсказуемость хода событий может привести к экологическому кризису и, как следствие, большому экономическому  и   психологическому   ущербу.   Поэтому   для  разработки

60


научных основ и методов рационального природопользования в прибрежных районах необходимо проведение исследований для оценки степени рекреационного пресса и возможных процессов изменения природных экосистем, а также разработка научной и законодательной базы для установления предельно допустимой рекреационной нагрузки.

2.6. Изменение состава морской воды и донных отложений

Антропогенное воздействие на прибрежную зону моря способствует изменению физических и химических характеристик морской воды и донных отложений. Береговая зона, а также приустьевые участки являются критическими в отношении количества поступающих контаминантов. Регулярное поступление поллютантов и патогенных микроорганизмов в морскую воду, наряду с глубокой врезанностью акваторий заливов и бухт и менее интенсивным водообменом с открытой частью моря способствуют образованию в этих участках зон хронического антропогенного загрязнения.

Если поступление загрязнения в морскую среду происходит, как правило, через поверхностные воды, то конечным пунктом переноса и трансформации любых типов химических веществ в морской среде являются донные отложения. Содержание токсикантов в донных осадках, поровых водах и придонном слое воды намного выше их количества в водной толще. Однако донные отложения не всегда являются конечным пунктом «жизни» токсикантов. Деятельность микроорганизмов способствует включению металлов и аллохтонной органики в процессы круговоротов. Кроме того, проведение дноуглубительных работ, драгирование и добыча песка в шельфовой зоне, влияние волновой и ветровой деятельности, а также биологическое взмучивание донных осадков может быть источником вторичного загрязнения вод (Шлыгин и др., 1982; Христофорова, 1989; Некоторые региональные последствия..., 1990; Зуев, Болтачев, 1999; Smith, Rule, 2001).

В отличие от динамичной водной среды, процессы, происходящие в

донных отложениях, характеризуют долговременные тенденции изменений

внешних условий и более интегрально отражают влияние внешних факторов

(Экосистемы, биоресурсы.. , 1996).

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.