О В Мунжиу - Исследования водных биологических ресурсов дельты дуная обзор исследований по адаптации к изменению климата - страница 1

Страницы:
1  2 

УДК 574.5

ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ ДЕЛЬТЫ ДУНАЯ: ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО АДАПТАЦИИ К ИЗМЕНЕНИЮ КЛИМАТА

О. В. Мунжиу

Институт Зоологии Академии Наук Молдовы

В работе представлен литературный обзор и результаты собственных исследований. Отмечены климатические изменения и их влияние на экосистемы дельты Дуная, а также меры по адапта­ции к изменению климата.

Ключевые слова: дельта Дуная, адаптация, климат, уязвимые виды, эдификаторы

В связи с появившимися климатическими изменениями возникает необходимость оценки сте­пени этих изменений их направленности, уязвимости экосистем и возможности их адаптации к изменениям климата [23].

Дельта Дуная одно из самых крупных водно-болотных угодий, около 20 % территории дельты находится в Украине (732 км2) и 80 % в Румынии (4178 км2) [26]. Она состоит из аллювиальных островов, болот, притоков, каналов и озер. Дельта Дуная, это трансграничная территория, следо­вательно, риски общие и решения должны быть скоординированы. Поэтому любой опыт в разра­ботке мер по адаптации на трансграничном уровне, полезен и другим странам. В 2000 г. было подписано Региональное соглашение о создании и управлении трансграничной ООПТ. «Приро­доохранная зона» включает: биосферный резерват Дельта Дуная (Румыния); Дунайский биосфер­ный заповедник - ДБЗ (Украина); научный резерват Нижний Прут (Молдова). Территория дель­ты - один из крупнейших в Европе участков естественной речной поймы, включенный в список Global 200 Всемирного фонда дикой природы (30 типов экосистем, более 7300 видов растений и животных) [9, 26].

Однако климатические изменения создают угрозу биоразнообразию, поэтому необходимо оце­нить уязвимость водных ресурсов дельты Дуная к изменению климата на основе анализа данных о температуре, осадках, стоке и биологических ресурсах, и рассмотреть возможные меры по адап­тации к этим изменениям.

Температура

По сравнению с серединой прошлого века, на северо-западе Черноморского региона в после­днее десятилетие температура воздуха и воды повысились на 1,2 и 1,3 °С, соответственно, а 2010 г. был особенно аномальным: средняя температура была превышена на 13,6 °С [20].

На территории Республики Молдова изменение среднегодовой температуры в период 1887 -1999 гг. ясно отражает тенденцию ее повышения (рисунок) [16].

В 2010 г., впервые в августе число дней с температурой выше 35 °С достигло 15. Аномально высокая температура наблюдалась в 2007 и 1946 гг., а в 2007 г. - самый жаркий за последние 120 лет [16].

В Украине летом 2010 г. наблюдались аномально высокие температуры, близкие к рекордно жаркому 1936 г., среднесуточная температура воздуха превышала норму на 5 - 10 °С. В 1991 -2010 гг. переход температуры воздуха через 0 °С весной происходил на 15 - 20 дней раньше, а

осенью на 1 - 6 дней позже, чем в 1961 - 90

гг. [13].

Подобное повыше­ние температуры вы­зывает смещение гра­ниц природных зон, при повышении на 1 °С, граница смещает­ся на 160 км. В Вос­точной Европе повы-

Изменения среднегодовой температуры в различные промежутки времени шение средней темгге-на территории Республики Молдова ратуры за последние

ВОДНЫЕ БИОРЕСУРСЫ АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКОГО БАССЕЙНАдесять лет составило 0,3 - 0,6 °С и привело к некоторому смещению границ природных зон под­твержденному появлением нехарактерных видов флоры и фауны [13]. По прогнозам, при суще­ствующей тенденции, температура воздуха в Молдове повысится, до конца столетия на 4 - 5 °С, по сравнению с 1961 - 90 гг., а в Украине в разных частях страны от 1 до 5 °С, потепление может привести к еще большему проявлению в смещении границ и вызываемых этим явлением послед­ствиях [13].

Повышение температуры воды в водоемах сказывается на количестве растворенного кислоро­да, окислительно-восстановительном и самоочищающем потенциале воды, экологическом рав­новесии, способствуют цветению водорослей, росту содержания бактерий и грибков, вытесне­нию одних биологических видов другими. Теплая вода физически не может содержать много кислорода, поэтому оксифильные (чувствительные к недостатку кислорода) организмы живут только в водоемах, которые сильно не прогреваются [18].

Осадки и сток

Глобальное потепление ведет к возрастанию частоты и интенсивности наводнений и засух, меняется речной сток. Повышается вероятность интенсивности суточных осадков и числа дней с интенсивными осадками, ожидается общее уменьшение летних осадков над Европой, а частота экстремальных осадков выше, чем средних, интенсивные осадки будут разделены более длитель­ными сухими периодами [3, 18].

Подобные тенденции, согласно некоторым исследованиям, будут наблюдаться и далее: более теплый климат повышает риск, как наводнений, так и засух. Например, в Молдове наиболее сильные паводки ранее происходили примерно один раз в 15 лет (1941, 1955, 1969, 1974, 1980), а сейчас в 2006, 2008, 2010 гг. [16]. В 2010 г. в Молдове, наряду с аномально высокой температу­рой, наблюдались ливни и наводнения. В июне отмечено максимальное за последние 124 года количество осадков. В 2007 г. зафиксированы не только высокие температуры, но и катастрофи­чески низкое количество осадков (35 - 80 % нормы) [13, 16].

В Украине в вегетационный период 2010 г. отмечено 200 % превышение месячной нормы осадков, а также максимальный за последние 50 лет уровень моря - 502 см [20], что может выз­вать приток соленой воды в дельту Дуная. Отмечены изменения в величине стока Дуная, в 2010 г. этот показатель (299,4 км3) был в 1,45 выше, чем в предыдущие 30 лет. Устойчивый тренд в повышении среднегодового стока на 60 м3/сек. в год за последние 30 лет наблюдается и в Украин­ской, и в Румынской частях, в период с 1981 - 2010 гг. интенсивность роста уровня воды состави­ла 3 - 5 мм/год [28].

Биологические ресурсы дельты Дуная - анализ возможных адаптаций

Дельта Дуная - один из крупнейших ветландов - второй по величине в Европе - с площадью около 5000 км2, которая ежегодно увеличивается за счет наносов примерно на 1 км2. Согласно Рамсарской конвенции, к ветландам относят избыточно увлажненные территории, водоемы, во­дотоки, пойменные и дельтовые комплексы и морские мелководья глубиной до 6 м во время отли­ва [5, 7, 9]. Важнейшие функции дельты: буферная, подержания климата на данной территории, подержания высокого биоразнообразия и высокой биологической продуктивности [7]. Продук­тивность водно-болотных угодий сопоставима с продуктивностью систем интенсивного сельско­го хозяйства, например, в африканских ВБУ, годовая первичная продуктивность рогоза (Typha) составила 30 - 70 т/га, рдестов (Potamogeton) - около 40т/га, а кукурузы - 60 т/га при затратах на удобрения и пестициды [7].

Дельты - переходные территории между ландшафтными комплексами с повышенной интен­сивностью процессов обмена вещества и энергии и разнообразием экологических условий [7]. В дельте Дуная встречаются территории от переувлажненных до полупустынных и представляют 30 различных типов экосистем, что создает условия для высокого видового разнообразия. Здесь встречаются 2944 видов растений и более 4300 видов животных. Из 331 видов птиц 9 включены в Европейский Красный список (IUCN Red list), из 135 видов рыб 7 видов - в этом же списке [26]. В него также занесены 3 вида растений, 3 вида пресмыкающихся, 6 видов млекопитающих и 14 видов беспозвоночных [5].

Рыбы, занесенные в Европейский красный список: шип - Acipenser nudiventris (Lovetsky, 1828), осетр атлантический - Acipenser sturio (Linnaeus, 1758), лосось черноморский - Salmo labrax (Pallas, 1814), лосось дунайский - Hucho hucho (Linnaeus, 1758), евдошка европейская - Umbra

krameri (Walbaum, 1792), чоп большой - Zingel zingel (Linnaeus, 1766), чоп малый - Zingel streber (Siebold, 1863) [33]. В основном здесь представлены реофильные виды, за исключением евдошки, обитающей в заболоченных водоемах, а реофильные виды еще и оксифильные, очень чувстви­тельны к содержанию кислорода и температуре. Например, для дунайского лосося H. hucho -реликтового эндемика Дуная - наиболее благоприятной для жизнедеятельности является темпе­ратура воды +15 - +20 °С [33]. Также к реофилам относятся и такие виды, занесенные в Красную книгу Украины, как вырезуб - Rutilus frisii (^rcdman, 1840) и шемая об. - Chalcalburnus chalcoides (Gueldenstaedt, 1772). Поэтому, весьма вероятно, что при повышении температуры именно эти, уже находящиеся под угрозой виды, больше всего будут подвержены негативному воздействию.

Однако, не только вышеперечисленные виды подвержены негативному воздействию, отмеча­ется общая деградация ихтиофауны дельты Дуная, (в первую очередь, связанная с антропоген­ным воздействием и потерей нерестилищ для аборигенных рыб) [19] и снижение уловов ценных промысловых рыб. Основу (50 %) среднегодовых уловов в украинской части дельты составляет черноморско-азовская проходная сельдь Alosa immaculata (Bennett, 1835) (A. kessleri pontica (Eichwald, 1838)) 300 т, важную часть составляют осетровые 15 - 1280 т [9, 19].

Выявлена зависимость между уровнем воды и высокоурожайными поколениями сельди, пос­ледние приурочены к высокому уровню воды в Дунае весной [19], аналогичная зависимость вы­явлена и для двустворчатых моллюсков Unionidae [10].

Наряду с рыбой, к экономически важным животным ресурсам дельты, относятся охотничьи птицы (47 видов разрешены к добыче), охотничьи млекопитающие, ресурсы земноводных: зеле­ных жаб (Rana esculenta complex) в ДБЗ - 3626,5 тыс. шт., (253,9 т) [14], а уловы раков в украин­ской части дельты составляют 5,1 - 38,5 кг/га [19].

Климатические изменения могут оказать негативный эффект и на реофильные виды беспоз­воночных дельты Дуная, внесенных в Европейский красный список. Это, прежде всего, Theodoxus transversalis (Pfeiffer, 1828) - лунка трехполосая и Crassiana crassa (Unio crassus) (Philipsson, 1788) - перловица толстая (овальная) [33]. C. сrassa, наряду с приверженностью мест обитания к высокому содержанию кислорода и прохладной воде, также очень чувствительна к загрязнению, например, у ювенильных моллюсков повышение смертности наблюдается уже при содержании нитратного азота 2,3 мг/л NO3- N/л, а ПДК N(NO3-) в питьевой воде - 9 мг/л [33]. Также отмече­но, что при низком уровне воды, репродуктивный успех перловиц стремится к нулю [10].

В проведенных нами исследованиях в водоемах Молдовы отмечено, что при долговременных изменениях водного режима происходит замещение реофильных видов моллюсков на стагно-фильные [12].

Негативное влияние климатических изменений на перловиц может усугубить и конкуренция со стороны чужеродных азиатских, двустворчатых моллюсков Corbiculafluminea (Muller, 1774) и Sinanodonta woodiana (Lea, 1834). Проведенные нами исследования в Придунайских озерах Мол­довы и нижнем течении р. Прут (последнего крупного левобережного притока Дуная) показали, что C. fluminea и S. woodiana за короткий период стали играть значительную роль в биоценозах. Например, C. fluminea занимает второе (после U. tumidus) по численности место среди Bivalvia в нижнем течении р. Прут [29], а S. woodiana - китайская беззубка, попавшая в европейские водо­емы в результате интродукции растительноядных рыб, составляет 7 % численности и 74 % био­массы малакофауны оз. Белеу [30]. Для данной популяции также характерна высокая фенотипи-ческая изменчивость и высокий адаптивный потенциал, более 40 % популяции имеют террато-генные особенности. Отмечено восстановление обширно поврежденных раковин, в отличие от нативных двустворчатых, погибающих при таких повреждениях, они, способны увеличить мас­су раковины на 50 % по сравнению с неповрежденной, и выжить. Температура воды в оз. Белеу нередко достигает 30 °С, а в местах наибольшего скопления S. woodiana на заиленном, до дна прогреваемом, мелководье, и больше. Это свидетельствует о термофильности китайской беззуб­ки.

Подтверждением термофильности S. woodiana и ее возможных конкурентных преимуществ, связанных с глобальным потеплением, может служить тот факт, что в севернее расположенной Польше, эти моллюски отмечены только в охладительных каналах Конинских озер, с температу­рой воды до 34 °С [27].

В украинской части дельты S. woodiana обитает и в основном русле и в пойменных озерах и в опресненных участках взморья, ее численность на мелководье составляет 20 - 30 экз./м2 [15]. В жизненных циклах нативных видов моллюсков Theodoxus и Lymnaeidae под влиянием глобаль­ного потепления наблюдается переход от моно- к бицикличности, что означает появление двух поколений за один репродуктивный сезон [17].

Примером негативного воздействия инвазивного вида макрофитов, достигающего максималь­ного развития с повышением температуры до 25 - 32 °С, может служить элодея канадская Elodea canadensis Michx - эвритермный организм, зимой способный вмерзать в лед и находится в состо­янии анабиоза [4].

Климатические изменения усугубляют уже существующие экологические проблемы - загряз­нение и зарегулирование рек. Например, вследствие загрязнения и зарегулирования рек почти полностью исчезла во многих Европейских странах Palingenia longicauda (Olivier, 1791) - палин-гения длиннохвостая [31], внесенная в Красную Книгу Украины как исчезающий вид.

В Молдове P. longicauda встречалась редко (в период 1989 - 1997 гг. не было отмечено ни одной личинки), в 2010 г. численность ее личинок в р. Прут (створ г. Кагул) составила 40 экз./м2 при биомассе 7,76 г/м2, а выше по течению в 2011 г. была отмечена максимальная численность и биомасса - 440 экз./м2 и 10,744 г/м2. Развитие личинки длится 3 года, за это время она достигает размера 30 мм.

Этот вид является примером успешной реитродукции проведенной в 2006 - 2008 гг. из бассей­на р. Тисы на р. Одер [31].

Биоразнообразие находится под угрозой не только возможных климатических изменений, но и антропогенного прессинга. Мелиорация земель для развития сельского хозяйства и рыбовод­ства, привела к эвтрофикации воды и осушению плавней. В середине ХХ века в Украине было осушено около 50 % пойменных земель [8], в Молдове, в низовьях р. Прут, в результате мелиора­ции было ликвидировано озеро Богаты - 7,09 км2 [6]. Сегодня в Молдове самым крупным являет­ся реликтовое (5 - 6 тыс. лет) проточное озеро Белеу - 6,26 км2 (Рамсарский сайт Nr.1029 «Ниж­ние Прутские озера»).

В целом 75 % территории нижнего Дуная и 28 % территории исторических паводковых пойм дельты Дуная были обвалованы защитными дамбами. Исследования показали, что увеличение площади ВБУ (в США) в бассейне реки на 1 % уменьшает пик паводка на 4 %, а деградация пойм усугубляет пики наводнений [7].

Вышеперечисленные факты оказывают негативное влияние на естественное биоразнообразие дельты Дуная, устойчивости ее экосистем и их способности к адаптации. Поэтому при разработ­ке стратегии и мер по адаптации особое внимание необходимо уделить видам эдификаторам, хищникам (они более чувствительны к нестабильности среды [1]) и редким видам.

Виды эдификаторы в водоемах дельты это, прежде всего макрофиты и двустворчатые моллюс­ки. Среди макрофитов особое место занимает тростник обыкновенный (Phragmites australis). Он выполняет сырьевую, биотопическую, экологическую функции. В Жебриянских плавнях он по­крывает 36 - 91 % территории, средняя продуктивность - 10 т сухой массы с га, общая масса - 19 тыс. т. Общий ресурс в ДБЗ - более 897 тыс. т зеленой массы тростника [14].

Также тростник способствуют закреплению берегов, очищению воды, потребляя в процессе жизнедеятельности биогенные элементы, тяжелые металлы и другие вещества. Его способность поглощения CO2 - 3 - 20*10-2 кг на кг сухой массы. Только в Стенцовско-Жебрянских плавнях, поглощение углерода F. аustralis в течение вегетационного периода - до 3 000 т [14]. Хотя необхо­димо отметить, что при разложении макрофиты могут быть источником вторичного загрязнения.

Тростник традиционно используется населением Придунайского региона как топливо (тепло­творность 1 т угля = 2 т тростника) [14]. В украинской части дельты будут реализованы пилотные проекты по генерированию «зеленой» энергии из биомассы тростника и кустарников [32].

Большой вклад в сохранение качества водной среды, в водных экосистемах вносят двуствор­чатые моллюски (Bivalvia), играя роль биофильтров, эдификаторов и детерминаторов простран­ства. Во многих водоемах продукция моллюсков сопоставима с рыбной продукцией [2].

В дельте Дуная румынские исследователи описывают 8 видов Bivalvia: Pisidium moitessierianum (Paladilhe, 1862), Dreissena polymorpha (Pallas, 1771), Musculium lacustre (Muller, 1774) и 4 вида Pseudanodanta [22]. По нашим данным, в нижнем течении р.Прут и Придунайских озерах также обитают Unio tumidus (Philipsson, 1788), U. longirostris (Rossmaessler, 1836), Anodonta zellensis (Gmelin,1791), A. piscinalis (Nilsson, 1822), A.cygnea (Linne,1758), A. anatina (Linne, 1758), Sphaeriastrum rivicola (Lamarck, 1818) и инвазивные S. woodiana, D. bugensis (Andrusov, 1897), C. fluminea.

Высокая численность и биомасса нативных двустворчатых моллюсков отмечается в Кышли-це-Прут, например, в 2011 г. она составила 160 экз./м2 и 6845 г/м2. С учетом скорости фильтрации этих моллюсков, рассчитанной по [2], на данном участке они могут профильтровывать более 7200 л в сутки, осаждая при этом более 1 кг/м2 взвешенных веществ.

Двустворчатые моллюски - ценный кормовой объект для рыб малакофагов и околоводных птиц. В населенных пунктах расположенных возле водоемов эти моллюски издревле использова­лись в качестве подкормки домашних животных [2]. В настоящее время существуют проекты по их использованию в качестве кормовых объектов, например в Румынии, в комплексе водохрани­лищ Железные ворота, были проведены эксперименты по выращиванию дрейссены на плотах с полиэтиленовой пленкой, в результате продукция составила до 70 т на площади 10 000 м2, кото­рую можно было использовать для кормления птиц и свиней [21]. В ЮгНИРО (г. Керчь) апроби­рован «Сухой гранулированный корм» из отходов мидийного гидролизата с высокой биологичес­кой ценностью [24].

Вещества, аккумулированные в раковинах, на десятилетия депонируются в донных отложени­ях и выводятся из цикла биогенной миграции, способствуя процессам самоочищения водоемов

[2, 11].

Важные факторы в процессе самоочищения - проточность и уровень воды, эти же факторы влияют на формирование мест обитания различных видов флоры и фауны и их устойчивости к климатическим изменениям [7, 23]. Особенно это важно для всех типов озер дельты Дуная, эво­люционировавших от морских лагун до болот. Естественная эволюция озер длительный процесс, а антропогенное воздействие его нарушает и ускоряет их превращение в болота. Для сохранения озер в одних случаях можно восстановить проточность, в других изъятие части донных отложе­ний и макрофитов, может предотвратить эвтрофирование водной массы и обеспечить длительное существование водоема [25].

Восстановление озер важный элемент в стратегии по адаптации дельты Дуная. Например, восстановление плавней оз. Кугурлуй, где ключевым компонентом, является рельеф определяю­щий поемность ветланда. При восстановлении необходимо: определить действие ключевого про­цесса на территорию (акваторию); наличие биотопов желательных для восстановления и способ­ности, ключевых для восстановления видов на данной территории к расселению [8]. В этой стра­тегии присутствуют элементы создания экологической сети, которые являются комплексным сред­ством смягчения воздействий изменения климата [3].

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

О В Мунжиу - Исследования водных биологических ресурсов дельты дуная обзор исследований по адаптации к изменению климата