В течение 2013 года сотрудники ФГУП «КамчатНИРО» проводили мониторинг Авачинской бухты, чтобы оценить современное состояния некоторых компонентов экосистемы. Об истории исследования и результатах проведенного в 2013 году мониторинга рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории гидробиологии ФГУП «КамчатНИРО», кандидат биологических наук Екатерина Лепская:
Каждый житель Петропавловска-Камчатского - города, змеящегося по северному берегу бухты, и Вилючинска, расположившего свои военные базы на южном берегу, каждый, кто распахивает поля в поймах рек Авачи и Паратунки, не сознавая того, тесно связан с Авачинской бухтой на протяжении всей жизни.
Для справки:
Авачинская бухта - вторая по величине незамерзающая гавань мира - находится на юго-восточном побережье полуострова Камчатка. Длина бухты — 24 км, ширина на входе — 3 км, площадь зеркала — 215 кв. км, максимальная глубина — 28 м, средняя глубина — 18 м, происхождение — вулкано-тектоническое, возраст — примерно 600 тыс. лет (верхнеалнейское время).
Мы дышим морским бризом, прилетающим со стороны бухты, гуляем по ее пляжам, наслаждаясь шумом прибоя, закатами, морским воздухом, морскими купаниями в жаркие летние дни, коих в последние несколько лет выдалось немало. А что бухта? Она в полной мере испытывает все «прелести» соседства с людьми. Все отходы городских поселений на берегах и реках, впадающих в бухту все бытовые, промышленные, ливневые стоки сбрасываются в Авачинскую бухту. Туда же сливают разнообразные отходы корабли. В бухту выбрасывается хлам и мусор, как с берегов, так и, особенно, с кораблей.
По официальным данным на дне бухты лежит 74 затопленных судна, в том числе 56 военных. Сколько железа разбросано по берегам – этого никто не считал.
Рис. 1. Панорамы Петропавловска-Камчатского, и отдельные участки берега с причалами, судами, промышленными предприятиями, затопленным у берега судном и очистными сооружениями на мысе Чавыча.
В 80-е годы учеными камчатского филиала Института биологии моря ДВО АН СССР была предпринята попытка комплексного изучения биоты Авачинской бухты. В это время были впервые подробно исследованы фитопланктон, зоопланктон, бактериопланктон, бентосные сообщества и сообщества макрофитов на литоральных участках бухты. Г.В. Коноваловой были выделены и описаны 15 видов (14 микроводорослей и 1 инфузория), вызывающих «красные приливы» в Авачинской бухте.
В 1983-1984 годах был собран материал по бентосу Авачинской бухты. Было выявлено 298 видов донных беспозвоночных животных и 69 видов водорослей-макрофитов и показано, что структура и распределение донных сообществ претерпели значительные изменения по сравнению с 1930-ми годами. Установлено также, что до 2000 г. в бентосе Авачинской бухты обитало 12 видов двустворчаных моллюсков.
В 2001 году в монографии Н.Г. Клочковой и В.А. Березовской указывалось 166 видов в составе макрофитобентоса при явной антропогенной деградации сообществ. Вывод о существовании шаткого равновесия между тенденцией к полной деградации донной биоты и восстановительными процессами сделан и в работе Г.Н. Чуян с коллегами, опубликованной в 2001 году.
Исследования ихтиофауны Авачинской бухты впервые были проведены еще в начале XIX века. Подробный список рыб, включавший 47 видов, обитающих в бухте с указанием и описанием мест поимки, первым составил А.М. Попов в начале 1930-х годов. К.А.Виноградов выделил 5 экологических групп рыб, составив список для каждой из них. К концу 1930-х годов в Авачинской губе было зарегистрировано 62 вида рыб и 1 вид круглоротых. В 1990-е годы исследования рыбного населения бухты возобновились. В результате было отмечено 58 представителей ихтиофауны. Всего в водах Авачинской бухты зарегистрирован 1 вид круглоротых и 70 видов рыб из 21 семейства и показано, что видовой состав ихтиофауны остался практически неизменным на протяжении 60-ти лет. При этом отмечено, что из бухты исчезли полосатый маслюк (Pholis fasciata) и седловидный бычок (Microcottus selaris).
В 1930-е и 1940-е годы в бухте вели промысел сельди, добыча которой доходила до 300 т и наваги, добывая 20-50 т на протяжении 15 лет. Ныне промысел переориентирован на лососей, которых в промышленных масштабах добывают рыбоперерабатывающие предприятия, коренные малочисленные народы Севера и бригады, вылавливающие рыбу на нужды рыбоводных заводов.
Любители морской рыбалки с удовольствием ловят бычков, камбал, терпугов, корюшку, селедку и навагу (рис. 2).
Рис. 2 Морская рыбалка в горле Авачинской бухты
Так как через Авачинскую бухту проходят катадромные и анадромные миграции тихоокеанских лососей «диких» и заводских популяций важно знать степень загрязнения вод нефтепродуктами, фенолами, детергентами, металлами. Необходимо контролировать гидрохимический фон. Установить контроль за планктонными организмами, вызывающими токсичные «красные приливы», а также за санитарно-микробиологическим состоянием воды в бухте.
Необходимо учитывать климатические изменения, которые затронули Камчатку. Так, установлено, что с каждым годом усиливается летний прогрев воды в Авачинской бухте. Доказательством тому служат осредненные за июнь-сентябрь значения максимальной температуры поверхности воды и средняя для того же периода температура (Тс) водной поверхности за 1982-2013 гг.
Рис. 3. Межгодовая динамика температуры поверхности воды в Авачинской бухте
Учитывая большое хозяйственное и рекреационное значение Авачинской бухты ФГУП «КамчатНИРО» изыскало возможности и в 2013 году возобновило мониторинг Авачинской бухты с целью оценки современного состояния некоторых компонентов ее экосистемы. В данных исследованиях приняли участие следующие специалисты КамчатНИРО: Лепская Е.В., Максименков В.В., Полякова А.А. – лаборатория гидробиологии; Тепнин О.Б., Коломейцев В.В., Виноградова Д.С., Галямов Р.С., Свириденко В.Д., Походина М.А., Щеголькова В.А. – лаборатория океанографии и гидрологии пресных вод; Коваль М.В. – отдел фоновых исследований; Сергеенко Н.В., Устименко Е.А. – лаборатория здоровья гидробионтов.
Гидрологические характеристики Авачинской бухты в 2013 году
С апреля по октябрь на 10 станциях было отобрано и обработано 126 гидрохимических и 36 микробиологических, 70 фитопланктонных, 63 зоопланктонные, 63 ихтиопланктонные и 63 нейстонные пробы. Проведено более 70 профильных измерений температуры и солености воды, концентрации кислорода и хлорофилла. Также были привлечены опубликованные данные, данные из отчетов ГОИН, данные по температуре воды УГМС и архивные данные Г.В. Коноваловой по фитопланктону за 1988 год.
Рис. 4. Схема станций в Авачинской бухте
Прогрев воды в бухте начинается в середине мая. В июле-августе верхний 5-ти метровый слой прогревается до 15–16°С. Далее наступает осеннее выхолаживание. Мощность прогретого слоя, как и время его устойчивого существования невелики. Водная толща ниже 10 м не прогревается выше 4°С даже в самые теплые месяцы.
С началом летнего паводка на реках Авача и Паратунка в середине июня поверхность бухты начинает опресняться и в пик паводка соленость верхнего метрового слоя снижается до 7‰. Однако мощность опресненного слоя с соленостью <20‰ не превышает 2 м, а время его существования — месяца (конец июня – конец июля).
Максимальная насыщенность воды кислородом и наибольшая концентрация хлорофилла а выявлены в верхнем 3-х метровом слое в сентябре и приурочены к пику развития фитопланктона.
Рис. 5. Гидрологические характеристики Авачинской бухты в 2013 г. (А — температура воды, Б — соленость, В — насыщенность кислородом, Г — содержание хлорофилла а)
Биогенный фон
Содержание биогенных элементов (рис. 6) постепенно увеличивается от весны к лету. Фосфор весной и в первой половине лета находится в воде большей частью в виде фосфатов, но во второй половине лета вместе с увеличением содержания фосфора заметно увеличивается представительство его в составе органических соединений. Сходная сезонная изменчивость характерна и для азота. Пик содержания кремния приурочен к весенне-летнему паводку. Флуктуации содержания железа в воде в период паводка связаны, вероятно, с терригенным стоком. Минеральный азот на протяжении всего весенне-летнего периода представлен аммонийной формой. Преобладание окисленных форм (нитриты, нитраты) начинается осенью.
Рис. 6 Сезонные изменения содержания биогенных элементов в Авачинской бухте в поверхностном слое и у дна
Сравнение биогенного фона Авачинской бухты в 2013 г. с предыдущим периодом (2003–2010 гг.) показало, что содержание фосфора и азота осталось на среднем уровне, а содержание кремния увеличилось почти вдвое, что можно объяснить значительным терригенным стоком при исторически максимальном паводке 2013 г. (рис. 7)
Рис. 7. Межгодовая изменчивость содержания биогенных элементов в Авачинской бухте. Младший научный сотрудник лаборатории океанографии и гидрологии пресных вод Р.С. Галямов достает батометр в пробой воды. Младший научный сотрудник той же лаборатории Д.С. Виноградова проводит химический анализ воды.
Загрязняющие вещества (поллютанты)
По данным Государственного океанографического института количество нефтепродуктов и фенолов, поступавших в Авачинскую бухту в период с 2003 по 2010 гг. снизилось, но это снижение произошло из-за уменьшения объемов стока, а не из-за того, что сточные воды стали чище. Это подтверждается и тем, что сток СПАВ (поверхностно-активные вещества) не уменьшился. Содержание нефтепродуктов в воде бухты в 2008–2010 гг. установилось ниже ПДК (предельно-допустимая концентрация), СПАВ на протяжении почти всего периода определений не достигали концентраций равных ПДК. Хуже дело обстоит с фенолами, которые на протяжении 10 лет устойчиво сохраняют концентрацию в 20–40 раз, превышающую ПДК (рис. 8).
Рис. 8. Межгодовая изменчивость годового стока и поступления нефтепродуктов, фенолов и СПАВ и содержания тех же поллютантов в воде Авачинской бухты
При оценке химико-экологического состояния Авачинской бухты по содержанию металлов в фукусовых водорослях в 1985 и 1999 гг. был сделан вывод, что Авачинская губа выделяется в провинцию с повышенным содержанием меди в среде и организмах, связанную с природными факторами (Христофорова, Малиновская, Селиванова, 2001).
Сравнение содержания кадмия в тканях мидии (Mytilus trossulus), определенного в 1984 и 1999 гг. показало двукратное увеличение этого металла в мягких тканях моллюсков. Был сделан вывод, что такие изменения на региональном уровне являются следствием повсеместного загрязнения природных сред металлами, в том числе, и кадмием.
Фитопланктон
В 2013 году пик развития фитопланктона пришелся на октябрь, когда доминировали диатомовые с численностью более 1 млн. кл./л. доминантный комплекс формировали виды Chaetoceros, Pseudo-nitzschia и Rhizosolenia. Максимум численности динофитовых микроводорослей наблюдали в августе. Однако их численность была на порядок ниже численности диатомовых в пик развития последних. В августе подавляющее большинство динофитовых составили организмы-автотрофы родов Alexandrium, Dinophysis, Ceratium, Gonyaulax, Gymnodinium, Scrippsiella, а в мае и октябре это были гетеротрофы в основном из рода Protoperidinium. Паразитические динофитовые Dissodinium pseudolunula были найдены в небольшом количестве в октябре в виде вторичных спор.
Примечательно, что в 1988 году «цветение» фитопланктона было более длительным. Его наблюдали на протяжении всего безледного периода как массовое развитие представителей какого-то одного рода диатомовых. Весной – Thalassiosira, летом – Chaetoceros, осенью – Sceletonema (рис. 9).
Рис. 9. Сезонная изменчивость численности фитопланктона и его видовой структуры в 2013 и 1988 гг.
«Красный прилив»
Жители Петропавловска-Камчатского впервые ощутили последствия «красного прилива» 19 августа 1973 года, когда в больницы города с одинаковыми симптомами отравления, как позже предположили сакситоксином, обратились 12 человек, которые ели мидий, собранных в Авачинской бухте. Анализируя предшествовавшие события, вспомнили, что в середине лета вода в бухте местами окрасилась в бурый цвет. В пробах планктона, отобранных 3 сентября микроводорослей, продуцирующих сакситоксин, таких как, например, Alexandrium spp. или Gymnodinium catenatum, не обнаружили. В планктоне в массе присутствовала гетеротрофная динофлагеллята Noctiluca scintillans (рис. 10), которая не токсична. Контроль за содержанием токсичных веществ в мидиях из бухты проводили в течение 3-х последующих месяцев и выяснили, что только к ноябрю моллюски освободились от накопленного токсина. Это явление подробно описал в своей статье «Красный прилив в Авачинской бухте» И.И. Куренков, опубликованной в журнале «Рыбное хозяйство» 1974 году.
Рис. 10. Сезонный ход температуры воды в Авачинской бухте и период «красного прилива» при массовом развитии Noctiluca scintillans
В 2013 году потенциально токсичные микроводоросли обильно развивались в августе-октябре. Летом это были потенциальные продуценты сакситоксина, динофитовые из рода Alexandrium, а осенью при снижении температуры воды и накоплении органического вещества в водной толщи – диатомовые рода Pseudo-nitzschia. В 1988 году Alexandrium и Pseudo-nitzschia развивались в такой же последовательности, но несколько раньше, а осенью обильными были динофитовые рода Dinophysis – продуценты ядов диарейного комплекса (рис. 11).
Рис. 11. Сезонная изменчивость численности потенциально токсичных видов микроводорослей в 2013 и 1988 гг.
Осенью 2011 и 2012 гг. в Авачинской бухте повсеместно наблюдали пятна и полосы красно-бурого цвета. Вода в этих местах была населена инфузориями Mesodinium rubrum. Обильное развитие этого организма темно-красный цвет которому придают эндосимбионты-криптомонады наблюдали и ранее (рис. 12).
Рис. 12. Случаи «красного прилива» в Авачинской бухте в 1983-2012 гг. Вода в бухте, окрашенная мезодиниумом
Зоопланктон
В 2013 году максимум численности и биомассы зоопланктона отмечен в июне, а в июле уровень развития планктонных животных оказался минимальным. Как и в 1980-е годы в планктоне доминировали ракообразные (копеподы) и личинки полихет. Однако в 2013 году в планктоне увеличилось представительство коловраток. Среди планктонных ракообразных весной и в начале лета обильно были развиты представители рода Acartia, а в последующие месяцы ведущее положение занял комплекс видов Pseudocalanus (рис. 13).
Рис. 13. Сезонная изменчивость численности и биомассы зоопланктона в 2013 г. Видовая структура зоопланктона в 2013 и 1980-х годах. Заведующий отдела фоновых исследований М.В. Коваль готовится к отбору зоопланктона сетью Джеди.
Санитарно-микробиологическое состояние
В отношении санитарно-микробиологического состояния самым неблагоприятным районом оказалась акватория напротив Театральной площади (б. Култушная), куда поступают стоки Мехзавода, из оз. Култушное и из одного из городских коллекторов. Здесь была найдена самая высокая концентрация микроорганизмов, кишечной палочки и опасного для рыб патогена – Pseudomonas spp. Отметим некоторые сезонные особенности в развитии микроорганизмов. Максимум содержания кишечной палочки приходится на весну и приурочен к прибрежным станциям, граничащим с населенными берегами. Потенциально опасный патоген Vibrio spp. был найден только летом и осенью и только в придонном слое. Pseudomonas spp., напротив, был обнаружен в основном весной, как на прибрежных станциях, так и в центральной части бухты, в поверхностных и придонных водах (рис. 14). Причины такого распределения еще предстоит выяснить.
Рис. 14. Сезонная изменчивость микробиологического состояния Авачинской бухты в 2013 г.
В целом по результатам исследований, проведенным сотрудниками института в 2013 году можно сделать вывод, что большая часть бухты пребывает в удовлетворительном состоянии и имеет значительный потенциал для самоочищения. Но если распространить исследования на литораль и бентосные сообщества, прибавить определение поллютантов, то картина сложится далеко не такая оптимистичная.
В 2014 году институт продолжит исследования по той же схеме, что и в 2013 г. Предполагается получить данные о гидрологических условиях, видовом составе и численности разных фито- и зоопланктона, а также о санитарно-микробиологическом состоянии бухты.
