Система факторов антропогенного воздействия на ихтиофауну бассейна реки Северная Двина

Полный текст

Введение Крупнейшая река бассейна Белого моря - Северная Двина - протекает по северному склону Русской равнины. Длина реки составляет 774 км, а площадь бассейна - 357 тыс. км2 (рис. 1). В районе городов Архангельск и Северодвинск р. Северная Двина образует обширную дельту площадью около 900 км², состоящую из более чем 150 проток и впадает в Двинскую губу Белого моря [1]. Река Северная Двина принимает на своем пути большое количество рек, ручьев и водотоков, общее количество которых достигает 61 878. Нельзя не отметить, что речной бассейн Северной Двины подвергается постоянному антропогенному воздействию в результате деятельности лесной, деревообрабатывающей (комбинаты в г. Архангельск) и целлюлозно-бумажной промышленности (комбинаты в г. Новодвинск, г. Коряжма), электроэнергетики (крупные теплоэлектростанции г. Архангельск), коммунального хозяйства (муниципальные водоканалы и др.), сельского хозяйства, геологоразведки и добычи полезных ископаемых, строительства, судостроения и судоремонта, водного и трубопроводного транспорта, рыболовства, водопотребления [2; 3]. При этом речной бассейн Северной Двины является одним из основных промысловых районов Архангельской области. Таким образом, целью исследования является идентификация и качественная оценка факторов антропогенного воздействия на ихтиофауну бассейна реки Северная Двина в границах Архангельской области. Рис. 1. Схема бассейна Северной Двины Figure 1. Scheme of the Northern Dvina basin Материалы и методы исследования Сведения об антропогенном воздействии базируются на открытых данных Двинско-Печорского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов (2018-2020 гг.), Федеральной службы государственной статистики (2000-2019 гг.), регионального доклада о состоянии и охраны окружающей среды (2020 г.) и научных публикаций. Обработка полученных данных произведена с использованием программы MS Excel. Основным методом исследования является метод описания, включающий прием наблюдения, интерпретации, сопоставления и обобщения данных информационных ресурсов и платформ. Результаты Хозяйственная деятельность на водных объектах, а также их берегах и водосборной площади оказывает многофакторное негативное воздействие на биоценозы и ведет к нарушению сложившегося экологического равновесия. Подавляющее большинство процессов антропогенного воздействия на водные экосистемы протекает при участии атмосферы, биосферы и донных отложений. Эти процессы действуют одновременно и непрерывно [4]. Усиление антропогенного воздействия на водные экосистемы приводит к изменениям и нарушениям сформировавшихся биоценозов и сокращению видового биоразнообразия, что приводит к их деградации. Однако вследствие процессов синергизма и адаптации, протекающих в водных экосистемах, крайне сложно зафиксировать воздействие на экосистему какого-либо одного фактора. В данном случае можно наблюдать доминирующий фактор или комплекс факторов. При этом необходимо отметить, что большая доля изменений водных экосистем определяется в настоящее время антропогенным воздействием на них [5], а техногенные факторы проявляются за короткий срок и вызывают резкие изменения на всех уровнях организации водных экосистем. Применительно к бассейну р. Северная Двина можно выделить следующие основные факторы негативного воздействия на водные экосистемы (рис. 2), воздействующие как на берега водных объектов, так и водные ресурсы. Рис. 2. Виды антропогенного воздействия на водные экосистемы бассейна реки Северная Двина Figure 2. Types of anthropogenic impact on water ecosystems of the Northern Dvina river basin Эксплуатация прибрежных лесных ресурсов Учеными отмечается, что сохранение леса на водосборной площади водных объектов играет важную роль в водном балансе рек и озер, сохранение среды обитания водных биоресурсов тесно связано с сохранением водности рек. На созданных вырубках значительно меняется интенсивность биологических, гидрофизических и гидрологических процессов. Выделяются следующие факторы негативного воздействия на водные биоресурсы вследствие снижения лесистости: сокращение нерестовых площадей и ухудшение условий воспроизводства водных биоресурсов, снижение доступной кормовой базы рыб (гибель планктонных и бентосных организмов), повышенная смертность рыб и др. [6]. При этом использование лесных ресурсов на водосборном бассейне малых рек и ручьев может оказывать значительное влияние в случае снижения лесистости. Это, в частности, приводит к сокращению доступных площадей нерестово-выростных участков и сокращению запасов лосося атлантического [7]. Также необходимо отметить сильное антропогенное влияние, оказанное ранее на реки Европейского Севера молевым сплавом леса, широко применявшимся в XIX-XX вв. Это привело к загрязнению корой и топляками протяженных участков рек, а также нарушению термического и кислородного режима на нерестово-выростных участках. Разведка и разработка общераспространенных полезных ископаемых В ходе проведения хозяйственной деятельности этого вида часто происходит нарушение и изменение русел водных объектов, загрязнение их вод взвешенными веществами и иными загрязнителями. Следствием этого является занос галечных нерестово-выростных участков. Кроме того, разработка месторождений сопровождается строительными работами, которые также оказывают негативное воздействие на водные экосистемы, включая шум, инфразвук, вибрацию, ионизирующие излучения и др., образование сточных вод, а также поступление отходов производства и потребления. Водопотребление Использование водных ресурсов сокращает кормовую базу водных биоресурсов вследствие гибели планктонных организмов. Отсутствие рыбозащитных сооружений или их несоответствие установленным требованиям приводит к гибели икры и личинок (молоди) водных биоресурсов. Так, водопользование из поверхностных водных объектов в области в 2020 г. составило 524,46 млн м3. При этом почти 90 % забранных водных ресурсов используется в производственных нуждах, чуть менее 8 % - на хозяйственно-питьевые нужды населения[15]. Загрязненные и недостаточно очищенные сточные воды В речную сеть бассейна р. Северная Двина поступают сточные воды нескольких сотен предприятий, а также сточные воды населенных пунктов. Качество воды в р. Северная Двина характеризуется как «очень загрязненная». Характерными загрязняющими веществами реки являются соединения меди, железа, алюминия, цинка, марганца и трудноокисляемые органические вещества [3]. Высокие концентрации соединений железа и марганца в поверхностных водах обусловлены природными причинами. Источником соединений железа и марганца являются болотные воды, питающие малые реки и ручьи бассейна р. Северная Двина. Соединения меди и цинка попадают в природные воды в результате процессов разрушения и растворения горных пород и минералов, а наличие части органических соединений обусловлено процессами разложения растительных остатков [8]. Однако эпизодические превышения ПДК нефтепродуктов уже обусловлены антропогенным воздействием. Часть органических веществ также имеют под собой антропогенную причину, которая обусловлена поступлением неочищенных хозяйственно-бытовых сточных вод в реку. Объемы сброса загрязненных сточных вод также зависят от структуры экономики и наличия водоемких производств. В сточных водах предприятий наблюдаются 29 наименований загрязняющих веществ, включая алюминий, ванадий, взвешенные вещества, кадмий, марганец, НСПАВ, свинец, формальдегид, хром, цинк, никель, соединения железа и меди, метанол, нефтепродукты и др. При этом в целом по Архангельской области развитие экономики сопровождается сокращением негативного воздействия на водные объекты в расчете на единицу валового регионального продукта (рис. 3). В противоположность этому изношенность системы водоотведения населенных пунктов приводит к сбросам недостаточно очищенных сточных вод [9]. Рис. 3. Сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты [10] в расчете на единицу регионального валового продукта[16] в Архангельской области в период 2000-2018 гг., тыс. м3/рублей Figure 3. Discharge of polluted wastewater into surface water bodies [10] per unit of gross regional product in the Arkhangelsk region in the period 2000-2018, thousand m3/rubles В то же время анализ динамики сброса загрязненных сточных вод в расчете на душу населения показывает несколько иную картину. Так, если численность населения области показывает устойчивую нисходящую динамику, то показатель сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты на душу населения имеет разнонаправленную динамику и постепенный переход на плато в последние 5 лет наблюдений (рис. 4). На наш взгляд, это может быть обусловлено увеличением водопотребления населением региона в условиях износа коммунальной инфраструктуры населенных пунктов, что приводит к недостаточной очистке загрязненных сточных вод. При этом необходимо отметить, что очистка или соответствие сточных вод требованиям природоохранного законодательства происходят только в отношении около 51 % всех сточных вод. Значительная часть сточных вод сбрасывается без очистки (2 %) или с недостаточной степенью очистки (46 %)[17]. Исследования антропогенного воздействия на водные экосистемы показывают реакцию гидробионтов на изменение гидрохимических характеристик. Так, например, в бентосных сообществах снижается видовое разнообразие, численность и биомасса, а также ряд других показателей [11]. Фитопланктон реагирует на негативное воздействие усилением процесса антропогенного эвтрофирования или угнетением развития (токсический эффект) [12]. В зоопланктонных сообществах изменяется видовой состав, происходит смена доминирующих комплексов на устойчивые к загрязнению виды. При этом в сообществах преобладают мелкоразмерные организмы с низкой индивидуальной массой [13]. В ихтиофауне водных объектов также происходят изменения: сокращение численности чувствительных к загрязнению воды видов рыб (гольцы, кумжа) и массовые заболевания рыб. Необходимо отметить, что загрязняющие вещества накапливаются в тканях рыб, вызывая различные заболевания. Снижение численности и биомассы зоопланктона и бентоса обуславливает уменьшение кормовой базы рыб, что влечет за собой изменения в видовой, размерной, трофической, пространственной структуре рыбного населения [14]. Рис. 4. Сброс загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты [10] в расчете на душу населения[18] в Архангельской области в период 2000-2019 гг., м3/человек Figure 4. Discharge of polluted wastewater into surface water bodies [10] per capita in the Arkhangelsk region in the period 2000-2019, m3/person Дноуглубительные работы и добыча песчано-гравийных смесей Северная Двина является судоходной трассой на севере европейской части России. В целях прохождения судов проводятся дноуглубительные работы, хотя и в меньшем объеме, чем ранее. В ходе таких работ изменяется морфология русел рек, а также появляются и распространяются временные зоны повышенной концентрации взвешенных веществ в местах работы земснарядов и на участках подводного отвала грунта. Последствия выражаются в частичной или полной гибели кормовых организмов, а также личинок и молоди рыб. При этом происходят повреждающее воздействие на жаберный аппарат рыб, усиление двигательной активности и преждевременное истощение, изменение физиологических и биохимических процессов [15]. Транспорт Является загрязнителем горюче-смазочными материалами водных ресурсов и источником шумового воздействия на ихтиофауну, что приводит к нарушениям акустического взаимодействия рыб и снижения продуктивности ее кормовой базы [16]. Акустическое воздействие на ихтиофауну обычно является кратковременным, и большинство видов рыб легко адаптируется к антропогенному шуму. В то же время у рыб акустическое воздействие может влиять на характер сезонных миграций. Рыболовство Недостатки организации промысла приводят к избыточному воздействию на ихтиофауну бассейна р. Северная Двина. Происходит селективный отбор наиболее кондиционных производителей в донерестовый период, снижающий качество воспроизводства, а также приводящий к изменениям возрастной структуры нерестовых стад [2]. При этом необходимо отметить и крайне негативное воздействие браконьерства, которое является весьма мощным фактором снижения количественных и качественных характеристик популяций ценных видов рыб. Заключение Таким образом, на водные экосистемы р. Северная Двина оказывается сильное антропогенное воздействие, которое ухудшает условия воспроизводства, нагула, миграции и нереста ихтиофауны. При этом воздействие имеет многофакторный характер, поскольку легальное рыболовство и браконьерство сокращают численность популяций рыб, а хозяйственная деятельность на акватории и берегах водного объекта ухудшает условия среды обитания рыб, что также приводит к изменению параметров популяций рыб. Однако в данном случае не рассматриваются аварийные ситуации, когда в водные объекты поступает большое количество загрязняющих веществ, что может оказать катастрофическое влияние на состояние водной экосистемы. В качестве мер по снижению основных факторов антропогенного воздействия на водные экосистемы считаем целесообразным рассмотреть возможность реконструкции централизованных систем водоотведения в крупных населенных пунктах, а также оснащение локальными очистными сооружениями новых объектов капитального строительства (реконструкции) как в крупных, так и малых поселениях. Эти меры могут быть реализованы в том числе посредством создания программы по строительству и реконструкции очистных сооружений и включения ее в федеральный проект «Экология» с привлечением соответствующего финансирования. Кроме того, необходимо ограничение использования лесных ресурсов по берегам рек, что предотвратит деградацию малых водных объектов.

Об авторах

Алексей Михайлович Торцев

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: torzevalex@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2329-0042

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Российская Федерация, 163000, Архангельск, Набережная Северной Двины, д. 23

Список литературы