ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. К середине XX века быстрое развитие промышленности, увеличение численности населения, рост городов и другие факторы резко усилили воздействие человека на природу. Стала очевидной опасность истощения природных ресурсов и необратимого изменения биосферы. Охрана природы выросла в глобальную проблему. В связи с этим особое значение приобрели разработка и использование методов мониторинга окружающей среды. Одной из таких методик является изучение динамики видового состава и численности определенных групп животных. Наше внимание было обращено к амфиподам.
Амфиподы являются важной составляющей биоресурсов водных экосистем. Развиваясь в массовом количестве (при наличии благоприятных условий) амфиподы составляют основу питания молоди осетровых рыб, играют значительную роль в питании других промысловых рыб и водоплавающих птиц. Бокоплавов широко используют в качестве подкормки на рыборазводящих хозяйствах. Они также служат сырьем при приготовлении сухих кормов для аквариумных рыб и используется как подкормка для домашней птицы. Будучи, в основном, некрофагами и детритофагами амфиподы играют значительную роль в процессах самоочищения водоемов, в особенности на начальных стадиях разрушения животных и растительных остатков.
Несмотря на свою экологическую пластичность бокоплавы очень четко реагируют на изменение условий окружающей среды. Вследствие этого структура амфиподофауны весьма точно отражает тип водоема и состояние его среды. Благодаря своей исключительной чувствительности к загрязнению амфиподы служат прекрасными биоиндикаторами сапробности водоемов (Гурьянова, 1929,1951; Дедю,1980; Correia, Lima, Costa, Livingstone,2002; Maltby, Clayton, Wood, McLoughlin,2002; Kahle, Zauke, 2003; Schulz, 2003).
\ 5
:' Амфиподофауна Нижнего Дона активно изучалась со всех точек зрения в
' первой половине XX века. Однако последняя работа, посвященная
изучению видового состава и распределения амфипод, вышла в 1980 г., а
сбор материала для нее происходил в середине 70-х г.г. в период резкого
повышения солености Азовского моря.
В последние годы изучались общие запасы зообентосных организмов. Специальных исследований амфипод не проводилось. При этом материал собирался, как правило, в авандельте и на участке русла реки вплоть до устья С.Донца. Такие водоемы, как внутренние протоки дельты, ручьи, участок русла рек вплоть до плотины Цимлянской ГЭС, остались менее изученными.
Основной причиной, вызвавшей необходимость данного исследования, явились изменения в состоянии водных экосистем Нижнего Дона, вызванные воздействием антропогенных факторов, приведших к изменению гидрологического режима р. Дон и Азовского моря, минерализации вод данных водоемов, их загрязнению промышленными и бытовыми отходами. В то же время в Азово - Черноморском бассейне появилось большое количество вселенцев из других регионов. Все это не могло не сказаться на составе и численности нижне-донских амфипод.
Целью нашей работы была оценка современного состояния фауны амфипод Нижнего Дона, систематизация известных и сбор новых данных о видовом составе, распространении и биологии бокоплавов Нижнего Дона и истории формирования нижне-донской амфиподофауны для дальнейшего использования в мониторинге водных биотопов этого региона.
Для достижения поставленной цели в ходе исследований решались следующие задачи:
1. Изучить современный видовой состав амфипод на территории Нижне — Донского района и проследить изменения, произошедшие в условиях антропогенного изменения среды обитания.
2. Исследовать особенности распределения амфипод по различным водоемам в зависимости от условий обитания.
6
3. Исследовать такие характеристики амфипод, как численность, размеры, плодовитость самок и размеры эмбрионов.
4. Охарактеризовать нижне - донскую амфиподофауну с зоогеографической и экологической точек зрения.
5. Рассмотреть историю формирования фауны нижне - донских амфипод.
6. Проследить изменения, произошедшие в составе и распределении бокоплавов Нижнего Дона.
7. Оценить их вклад в формирование биологических ресурсов Нижнего Дона.
С целью выполнения этих задач нами был обработан весь доступный литературный материал, посвященный данной проблеме, собран и обработан собственный полевой материал. Также были обработаны сборы, любезно предоставленные другими исследователями.
Материал собирался в ходе регулярных выездов в дельту Дона и на водоемы в окрестностях г. Ростова - на - Дону в1997 - 2002г.г. двух экспедиций по Нижнему Дону летом 2000 и 2001г.г.
Обработка материала происходила на базе кафедры зоологии РГУ и АзНИИРХа.
Наши сборы мы сравнивали с эталонными коллекциями ЗИН РАН в г. Санкт-Петербурге.
Новизна исследования.
В ходе работы впервые исследованы изменения амфиподофауны Нижнего Дона, связанные с изменением условий обитания, и проведено исследование видового состава амфипод Нижнего Дона.
Впервые получены сведения о видовом составе, численности, биомассе, размерах, плодовитости самок амфипод на различных участках русла и дельты реки, а также ручьев и родников окрестностей Ростова-на-Дону.
Новыми являются данные о процентном соотношении численности и биомассы различных видов амфипод на различных исследованных участках.
На защиту выносятся следующие основные положения:
7
1. Сведения о видовом составе, численности и зоогеографической принадлежности представителей отряда Amphipoda в водоёмах Нижне-Донского района.
2. Изменение видового состава нижне-донской амфиподофауны в последние 30 лет в условиях антропогенного воздействия на водные экосистемы.
3. Особенности распределения и биологии нижне-донских амфипод.
4. Вклад амфипод в формирование биологических ресурсов Нижнего Дона.
Теоретическая и практическая ценность работы.
Несмотря на значительное число работ по изучению бокоплавов в различных регионах России и стран СНГ, нами получены новые теоретически важные результаты, свидетельствующие об изменении биологических особенностей (видового состава, распределения, плодовитости), возникших в последние годы в связи с резким изменением экологической обстановки.
Полученные данные могут быть использованы для оценки состояния биоресурсов Нижне-Донского района, в процессе биомониторинга изменения состояния водных экосистем, для оценки ущерба наносимого хозяйственной деятельностью. Материалы работы используются в ходе лекционных и практических занятий по спецкурсам «Гидробиология», «Зоология», «Местная фауна».
Работа была выполнена в соответствии с программой научно-исследовательских работ кафедры зоологии РГУ «Эколого -фаунистическое изучение животного мира юга европейской части России, его охрана и рациональное использование».
Апробация работы Материалы работы докладывались на заседаниях кафедры зоологии РГУ, XIV и XV Межреспубликанских научно-практических конференций: «Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий» в 2002 и 2003г.г, XX конференции молодых ученых в Мурманске в 2002г, Международной
8
конференции « Новые технологии в защите биоразнообразия в водных экосистемах» в Москве в 2002г.
В заключение хочется поблагодарить своих научных руководителей профессора В.А Миноранского и доктора биологических наук ГГ. Корниенко, сотрудников кафедры зоологии РГУ, заведующего музеем отдела морских ракообразных Зоологического музея РАН В. В. Петряшёго, аспирантов кафедры зоологии РГУ Данелия М.Е и Тихонова А.В., чья помощь сделала возможным проведение данного исследования.
1.0Б30Р ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Экология и хозяйственное значение амфипод Азово - Черноморского бассейна
Отряд бокоплавы, или разноногие ракообразные (Amphipoda), слнэсится к классу ракообразных (Crustacea), надотряду перакарид (Peracarida) и, вместе с другими отрядами -мизидами (Mysidacea), кумовыми (Cumacea\ танаидовыми (Tanaidacea) и изоподами (Isopoda), входит в подкласс высших ракообразных (Malacostraca) (Грезе, 1980). Характерной особенностью перакарид является отсутствие щита или панциря на спинной стороне тела и вынашивание яиц на брюшной поверхности грудного отдела Всего в мире зарегистрировано более 4500 видов амфипод, что составляет более 25% от общего количества видов ракообразных. В пресных водах насчитывается около 700 видов амфипод то есть 15% от общего количества их видов.
Отряд Amphipoda делится на 4 подотряда: Gammaridea, Hyperiidea, Caprellidea, Ingolfellidea Самый крупный из них - Gammaridea насчитывет 3200 видов (Дедю, 1980).
В пределах Нижнего Дона предьдущими исследователями отмечались только представители подотряда Gammaridea
Амфипсды населяют самье разнообразные биотопы - от подземных и других материковых пресных вод до участков морей и океанов с глубинами до 10000 м; небольшая часть приспособилась к жизни на суше во влажной среде некоторье виды семейства Cyamidae специализировались как комменсалы или паразиты.
Все это свидетельствует об их широкой экологической валентности и всесветном распространении. Тем не менее они очень четко реагируют на изменение условий окружающей среды, прежде всего солености, температурного и кислородного режимов. Вследствие этого структура амфиподофауны весьма точно отражает тип водоема и масштабы колебаний их основных параметров (Дедю, 1980).
Это в полной мере касается и видов амфипод, населяющих исследуемый район. Все виды нижне-донских амфипод эвритермны (для рода Pontogammaais и для Chjschnus Г1редпочтительнь1ми являются температуры в интервале от 16 до 25°С, для дикерогаммарусов - 13-29°С) (Пономарева, 1976). Каспийские бокоплавы встречаются в диапазоне температур от 0 до 30°С.Температура 1 - 7°С является пороговой для их
10
размножения. Такие же границы характерны и для древнепресноводных видов. Средиземноморские вселенцы несколько более чувствительны к перепадам температур -они обитают в пределах температур от 0 до 18 - 20°С. Размножаться они прекращают при температуре +4 - +5°С.
По отношению к минерализации воды они разделяются на 4 неравные группы: эвригалинные - Portcgarnmarus maeoticus, Cardiophilus baeri, Orchestia botta; олигогалинно-пресноводные - все остальные каспийские виды; плейомезогалинные - основная масса средиземноморских вселенцев и пресноводные - древнепресноводные виды. Хотя большинство каспийских видов часто встречается при солености в 5 - 7%о, но анализ их численности и биомассы показывает, что максимального развития они достигают в диапазоне 0.5 - 3.0%о. При этом один и тот же вид может проявлять в разных частях своего ареала разную степень галопатии. Количество средиземноморских видов резко падает при солености - 3.4 - 4.0%о. Исключение составляет Orchestia botta, которая многочисленна при солености в 2.0%о и ниже. Древнепресноводные амфиподы обитают при минерализации, колеблющейся в пределах от 30 мг/л до 2.5г/л. При более высокой минерализации представители этой группы не обнаружены СЦедю, 1980).
Хотя все нижне -донские бокоплавы принадлежат к оксифильным видам, представители ррда Pontogammanis относительно менее требовательны к концентрации растворенного кислорода - их летальный порог на 60% ниже, чем у представителей родов Chaetogammarus, Dikerogamrnarus и Corophium (Дедю,1967,1980). При этом Ch.ischnus более устойчив к недостатку кислорода, чем дикерогаммарусы (Мартынов, 1924).
С оксифильностью тесно связано и отношение бокоплавов к различным субстратам. Наиболее благоприятными для них являются слабозаиленые каменистые, галечниковые и песчаные фунты или заросли макрофитов. Сильнозаиленых участков амфиподы избегают, поскольку значительные количества растворенного в воде кислорода тратятся там на окисление органики, содержащейся в иловых отложениях Поэтому пруды, озера и, зачастую, низовья рек, богатые иловыми отложениями, лишены бокоплавов. На заиленых участках бокоплавы встречаются исключительно в зарослях макрофитов. По фавнению с другими видами наименее пелофобны Amatilina cristata, Dikerogamrnarus haemobaphes, Pontogamrrerus robustoides, P. obesus и Р. crassus.
11
С высокой потребностью в кислороде связано и пространственное распределение амфипод в пресных водоемах Азово - Черноморского бассейна. Большинство бокоплавов концентрируется в полосе от 0.5 до 4.0 м от берега на глубинахотО.2 до 1.2 м СЦедю, 1980).
Большинству бокоплавов свойственна высокая пищевая пластичность и, следовательно, пониженная избирательность к пище. В связи с этим для амфипод имеет значение не столько состав, сколько агрегатность и обилие пищи. Пищей бокоплавам служат одноклеточные водоросли: из Diatomea - виды родов Nitzshia, Naviajla, Synedra, Cymbella; из Clorophita- виды родов Cladophora, Stigecdonium, Oedogonium, Ulotrix, бактерии, инфузории, разлагающиеся трупы животных, гниющая высшая водная растительность. По характеру питания бокоплавы, обитающие в исследованном районе, разделяются на три группы. К растительноядным относится один вид — Obottae; к расжгелыно-детритоядным — виды родов Akerogammarus, Chaetogamrrarus, Dikerogammarus, Pontogammarus, Stenogammanjs, Turkogammams, к детритоядным — виды рода Corophium (Грезе, 1985). Животная и растительная пища переваривается амфиподами неодиноково; скорость прохождения ее через кишечник бокоплавов неодинакова при одной и той же температуре воды. Например, при 2Г/С животная пища переваривается за 90 минут, а растительная -за 40 - 45 минут. Амфиподы, как и другие беспозвоночные, имеют определенные суточнье и сезонные ритмы питания. Общей чертой суточного ритма питания является его повышение в темное время суток, когда интенсивность питания в 2 -10 раз больше, чем в светлое. В сезонном аспекте интенсивность питания уменьшается в холодное время.
Количество пиши, потребляемое разными видами амфипод, сильно варьирует в зависимости от таких факторов, как температура воды, вид пищи, возраст и масса особей, их физиологическое состояние. У морских видов, обитающих в зарослях макрофитов, суточные рационы наиболее высокие; они составляют, в среднем, 2 - 3 мг в сутки, что выражается пищевыми индексами (отношение массы съеденной за сутки пищи к массе рачка), обычно равными 50 - 80%, а максимальное их значение может достигать до 200%. У молодых особей (размеры 3 - 4мм) пищевой индекс в среднем равняется 190%, у более старых (11-12 мм), при питании той же пищей - 70%.
У Pontogammarus maeoticus суточное потребление корма составляет 14.7 -39.4% от веса тела, при усвоении 84.4% съеденной пищи (Касымов,1960).
12
В пищевых взаимоотношениях амфипод отсутствует сколько-нибудь значительная конкуренция, особенно среди детритоядных вщов, пища которых всегда в избытке. Каннибализм среди бокоплавов не обнаружен.
Для видов амфипод обитающих в одном биоценозе, характерны следующие линии избегания конкурентных пищевых взаимоотношений: различие в образе жизни и поведении животных, различие в строении ротовых частей, различие в распределении видов в биоценозе, различие в значении одних и тех же пищевых компонентов в пище разных видов амфипод.
На амфипод значительное влияние оказывает гидродинамическое состояние водоемов. Это влияние вьражается в непосредственном механическом воздействии, которое оказывает течение реки, препятствуя активному передвижению бокоплавов против него. Поэтому они способны жить только в водоемах со скоростью течения 0.1 - 2.0 м/с. При более высокой скорости течения бокоплавы не способны противостоять сносу.
Способность амфипод прстивостоять сносу течением постепенно вырабатывалась в ходе эволюции путем возникновения как морфологических приспособлений, так и зтологических реакций вида (Дедю, 1980).
К морфологическим приспособлениям относятся расширенные переоподы, общая компактность тела, укороченные антенны и уроподы, помогающие быстро зарываться в песок, мощные дактилусы, позволяющие цепляться за жесткие участки субстрата, строительство чехиков, позволяющих и противостоять течению, и пассивно мигрировать, прикрепившись к какому-либо движущемуся объекту (речнье раки, рыбы, водоплавающие птицы, амфибии, днища судов и.тд) Подобные приспособления позволяли (до строительства искусственных пиротехнических сооружений) многим видам амфипод, особенно принадлежащим к понто-каспийской фауне, проникать высоко по течению рек. (Сенг - Илер.Бухалова, 1937; Ляхов,1958; Мордухай -Болтовской,1969). В частности, некоторые виды понто-каспийских амфипод, проникая в пресные воды Западной Европы, вытесняют аборигенные виды (Dick, Platvoet.2000). Амфиподы крайне чувствительны к загрязнению водоемов. Наиболее токсичными веществами для амфипод являются: - соли цинка (летальная доза для Dikerogammarus villosus - 0.10 мг/л, для Chaetogammarus ischnus -0.14 мг/л, для Pontogammarus robustoides -0.16 мг/д Corophium curvispinum - 0.10 мг/л, Ampelisca diadema -0.09 мг/л); мочевина (летальная доза для Dikerogammarus vilbsus - 0.3 мг/л, для Chaetogammarus ischnus -0.4
13
мг/д для Pontogammams robustoides - 0.5 мг/л, Corophium curvispnum - 0.4 мг/л, Ampelisca cfiadema -0.18 мг/л), а также нефтепродукты (летальная доза для Dikerogammarus villosus -0.10 мг/л, для Chaetogamrrarus ischnus -0.08 мг/л, для Pontogammams robustoides - 0.12 мг/д Corophium curvispinum - 0.11 мг/л, Ampelisca dia dema -0.09 мг/л). Полностью отсутствуют амфиподы в водоемах с высоким уровнем загрязнения пестицидами и гербицидами.
Наиболее устойчивыми к загрязнению промышленными стоками являются представители древнепресноводной амфиподофауны, менее устойчивы к ним каспийские бокоплавы. Наиболее чувствительны к промышленному загрязнению средиземноморские
ч
ВИДЫ.
Среди всех групп бокоплавов отсутствуют полисапробные формы, очень мало мезосапробных. Основная часть бокоплавов являются типичными олигосапробами <Дедю,1967,1980).
Репродуктивные возможности разных видов неодинаковы, но, в среднем, каспийские амфиподы дают в естественных условиях три - пять пометов в год при средней плодовитости 20 - 50 яиц (Мордухай - Болтовской, 1949). В водоемах с круглогодично постоянной температурой воды количество пометов доходит до 4 - 6 в год. Увеличивается количество отрожденной молодиСЦедю, 1980).
Благодаря особенностям своей биологии и экологии амфиподы представляют разносторонний хозяйственный интерес.
В первую очередь амфиподы привлекают внимание как кормовая база для промысловых рыб, в питании которых они играют значительную роль. Так, по данным для Северного Каспия, амфиподы составляют более 44% пищевого комка из желудка бычка песчаника, 20%-леща, 12,6% - севрюги , 33 - 25% -сазана, а молодь воблы питается исключительно амфиподами (Желтенкова, 1951 ;Шорыгин, 1952). Бокоплавы занимают одно из первых мест в питании осетровых, значителен удельный вес их в питании окуня, судака, язя, леща (Бирштейн,1952в; Соколова, 1952). В реке Днестр до ее зарегулирования бокоплавы играли существенную роль в питании стерляди - до 44.0%, севрюги - до 100%, голавля - 25%, сома - 40% (Ярошенко, Ганя, Вальковская, Набережный, 1951). В Дону основой питания молоди осетровых рыб
14
являются амфиподы (преимущественно корофииды), составляя до 53,4% от всей потребляемой пищи (КЬрнеев, 2002).
О высокой пищевой ценности амфипод говорит не только частота их встречаемости в пищевом комке различных рыб, но и исследования их химического состава. По данным специальных исследований в бокоплавах обитающих в Днепре и Дунае содержится 20 -60 % (от сухого веса рачков) белка, 9.4% жира, витамины А, А^ В2 При изучении биохимического состава Chaetogammarus ischnus, Pontogammaius robustoides и Dikerogammanjs haemobaphes бассейна Днестра установлено, что содержание белковых соединений у данных видов гаммарид колеблется в пределах 47.1 - 53.4 %, углеводов -13.6% - 24.7% сырого веса, а проиентное содержание незаменимых аминокислот составляет 46.6 - 49.3%, жиров - 6.5 -10.6%, калорийность - от 3.43 до 5.05 ккал/г сухого вещества Еще выше содержание органики у Orchestia botta: белки - 68.3%, липиды - 14.8%, углеводы - 7.0% от сухого веса тела. При этом бокоплавы не являются пищевыми конкурентами промысловых рыб (Ананичев,1961; Биргер, Маляревская, 1969; Бокова.1946; Маликова,1956)..
Учитывая высокую кормовую ценность бокоплавов некоторые исследователи проводили успешные эксперименты по разведению амфипод в искусственных условиях и разрабатывали методики их масштабного сбора в природных водоемах для использования в качестве живых кормов в рыбоводческих хозяйствах (Заринская, 1939; Боровицкая, 1956), при производстве сухих кормов в аквариумистике, для подкормки домашней птицы (Федюшин, 1953, 1956, 1957,1959; Зыбин, 1958).
Амфипод также широко использовали как организмы - акклиматизанты для повышения биологической продукции водоемов, в особенности водохранилищ; в бывшем СССР для этого использовалось более 20 видов этих бокоплавов (Дедю, 1963В. 1963г, 1967,1977; Иоффе, Максимова, 1968; Иоффе, 1970; Ковальчук, Зимбалевская, Оливари.1972; Ковальчук,1972; Журавель, 1971; Круглова, 1958,1960,1961,1972), подавляющее большинство которых относится к понто-каспийскому комплексу. Такие виды, как Pontogammarus robustoides и Pontogammarus maeotiajs могут успешно разводится на
15
рыборазводных заводах (Протасов, 1951; Резниченко, Марковский, 1953; Брискина, 1963; Касымов, 1960).
Амфиподы способны аккумулировать в сравнительно больших количествах, по сравнению с окружающей средой, такие элементы, как медь.стронций, аллюминий, титан, хром, ванадий, кобальт, марганец, барий, цинк и др., что, с одной стороны, дает возможность использовать их в качестве источников получения физиологически активных веществ, а с другой - позволяет судить о содержании этих металлов в водоемах (Петкевич, 1969;Петкевич, Степанова, 1971). Таким образом, бокоплавы играют весьма важную роль в миграции в водоемах многих физиологически важных микроэлементов.
Чувствительность амфипод к загрязнению водоемов делает их довольно точными биоиндикаторами санитарного состояния всех типов водоемов.
Питаясь животными и растительными остатками, бактериями и грибами, бокоплавы играют важную роль в процессах биологического самоочищения водоемов. Показатели санитарной функции - R/B - коэфициенты - не бывают для амфипод ниже 50. Однако амфиподы выполняют эту функцию лишь до тех пор. пока загрязнение не достигает пороговых значений. После этого они не только не могут выполнять свою санитарную функцию, но и погибают вследствие интоксикации (Грезе, 1973; Дедю, 1980).
Вместе с тем, некоторые амфиподы могут причинять значительный вред, являясь промежуточными хозяевами многих паразитов человека и животных (Sures В, Streit, 2001) — грегарин (Ялынская,1965; Balcescu, 1972), копепод (Bacescu, Mayer, 1960), остракод (Watling.1972), нематод (Бритов, 1962;Козлов, 1971; Кочетовский,1972), трематод (Краснолобова, 1971),скребней (Петроченко, 1951;Ялынская, 1965) и цестод (Толкачева, 1971).
1.2 История изучения амфиподофауны Нижнего Дона
Фауна амфипод Нижнего Дона изучалась, в основном, в рамках изучения Понто-каспийской карцинофауны. Пожалуй только АВ.Мартынов (1919, 1922, 1924) занимался собственно нижне-донскими ракообразными. Несмотря на свою важность и широкое
распространение в регионе, вплоть до начала XX века донские амфиподы практически не изучались. Одной из первых работ, где им уделялось внимание, была магистерская диссертация В. К Совинского «Введение в изучение фауны Пснто-Каслийско-Арапьскопо морского бассейна, рассматриваемой сточки зрения самсстоятельной зоопэографической провинции» (Совинский.1902) и «Ракообразные Азовского моря» (Совинский.1893). Хотя основное внимание в этих работах оэсредоточено на морских видах, тем не менее приводятся данные и о боколлавах аваццельты и собственно русла р. Дона
Большой вклад в изучение донских амфипод внес АВ.Мартынов. В своих работах «О высших ракообразных окрестностей Ростова-на-Дону» (1919), «О реликтовых ракообразных бассейна Нижнего Дона» (1922), «К познанию реликтовых ракообразных Нижнего Дона, их этологии и распространения» (1924) он приводит список из девятнадцати видов бокоплавов, обнаруженных в нижнем течении реки и в дельте. Для каждого вида приводится подробное морфологическое описание и сведения по его экологии и распространению. С точки зрения морфологии АВ.Мартынов вьделил два основных типа строения понто-каспийских (в том числе донских амфипод): «понтогаммарный», к которому принадлежит большинство донских видов, характеризующийся коротким, плотным телом с хорошо выраженным выгибом в дорзо-вентральном направлении, расширенными члениками конечностей, укороченными антеннами, отсутствием килей и других выростов; и «гаммарусный», свойственный преимущественно морским формам, с тонким, без выгиба, телом, которое может нести кили, гребни и крупные шипы, длинными конечностями, членики которых не расширены.
Пристальное внимание в его работах уделялось сравнению донских бокоплавов с представителями тех же видов из Черного и Каспийского морей. А.В. Мартынов отметил признаки «редукционной изменчивости» (уменьшение размеров тела, уменьшение относительной длины жгута и жгутика антенн, уменьшение количества члеников в их составе) донских форм. Рассматривались им также и вопросы экологии бокоплавов, особенно различие в требовательности к температуре и насыщению воды кислородом, и, связанное с этим, различие в распределении видов по биоценозам.
Особое внимание АВ. Мартынов (1919, 1922,1924) уделил генезису понто-каспийской карцинофауны, в том числе и фауны нижне - донских амфипод как группы. Рассматривались им и вопросы эволюции отдельных родов, являющихся эндемиками
17
Понто-Каспия, таких как Pontogamrnarus, Stenogammaius, Dikerogammanjs, Chaetogammanjs.
Также, в ручье под Нахичеванью, АВ.Мартыновым был обнаружен древне-пресноводный вид рода Synurela (coBp.Stigobromus), впоследствии определенный им как новый вид S. dbnensis.
Параллельно с АВ. Мартыновым изучением понто-каспийской карцинсфауны занимался АН. Державин. Хотя в основном исследования проводились в р.Волга (Державин, Дексбах, Лепнева, 1921), в работе некоторое внимание уделяется также и донским бокоплавам (указывается точка сбора для каждого вида, его систематическое положение и отношение к собственно каспийской форме). Кроме изучения ныне живущей фауны, им были описаны палеонтолотческие находки бокоплавов из верхнесарматских глин. Державин отнес их к родам Praegmelina, Andrusovia, Gamrrarus. По мнению автора эти амфиподы генетически связаны с современной понто-каспийской амфиподофауной, что являлось доказательством реликтовой природы каспийского компонента амфиподофауны (Державин,1925).
Начиная с 30-х годов XX века активное изучение бентосных беспозвоночных понто-каспийского бассейна проводились Ф.Д Мордухай-Болтовским. Был, в частности, составлен фаунистический список бокоплавов, встречающихся в водоемах Ростовской области (Мордухай-Болтовской,1940), и представлен обширный материал, касающийся бентосных комплексов дельт понто-каспийских рек, в том числе и амфипод (корофииды). Это было сделано несмотря на то, что собственно корофиидного биоценоза, свойственного низовьям других понто-каспийских рек, в Дону не существует (Мордухай-Болтовской, 1948,1961). Большое внимание Ф.Д. Мордухай-Болтовской уделял изучению происхождения и эволюции понто-каспийской фауны. Он подверг сомнению теорию, согласно которой каспийские элементы в фауне понто-азовских рек являются реликтами древнего Сарматского моря. В частности, высказано сомнение в том, что описанные А.Н. Державиным верхнесарматские амфиподы являются прямыми предками современной каспийской фауны, так как они лишены признаков, характерных для каспийских амфипод (расширенного 2-го членика 5-го перейопод, укороченного эндоподита и двучленистого экзоподита 3-го
18
уропода). Ф.Д. Мордухай-Болтовской, как и Я. А. Бирштейн, придерживался точки зрения на каспийские элементы как на позднейших вторичных иммигрантов (Мордухай-Болтовской, 1946, Бирштейн, 1935). Формирование понто-каспийской фауны он рассматривал в тесной связи с эволюцией дериватов древнего Сарматского моря, давших начало современным морским бассейнам. Это позволило значительно «омолодить» современную понто-каспийскую фауну и объяснить причины низкого уровня эндемизма среди каспийской фауны азово-черноморского бассейна (Мордухай-Болтовской, 1960). Исследовались и закономерности распределения донных беспозвоночных, как амфипод, так и других групп (Мордухай-Болтовской, 1960), некоторые аспекты их биологии и поведения (Мордухай-Болтовской, 1957), проблемы расселения амфипод Понто-каспийской области за ее пределы (Мордухай-Болтовской, 1957,1978), воздействия на них антропогенных факторов (Мордухай-Болтовской, 1970).
В конце 6Ох годов он, в соавторстве с И. И. Грезе, составил «Определитель фауны Черного и Азовского морей», в который попали и многие виды донских амфипод
В 20 - 60-х г.г. ХХ-го века проводились и исследования касающиеся особенностей обитания распростанения и биологии отдельных понто -каспийских видов, в том числе обитающих и на Нижнем Дону (Ляхов, 1958; Бухалова, 1935; Сент- Илер, Бухалова, 1937).
Я. А. Бирштейн описал представителей рода Niphargus (Phaenogammaais), который, как ранее считалось, приурочен к подземным (пещерным и почвенным) водам, из низовьев Дона (Бирштейн, 1954). Уделялось большое внимание вопросам происхождения и эволюции современной понто-каспийской амфиподофауны, её взаимоотношениям с древнепресноводными и морскими видами бокоплавов.
Подробное исследование биологии, происхождения и зсогеографичесной принадлежности амфипод юго-запада СССР, в том числе видов обитающих и в Дону, провел И.И. Дедю (1967,1980).
В 70 - 8Ое годы бокоплавы изучались, в основном, экспедициями АзНИИРХа как объект питания промысловых рыб-бентофагов. Поэтому наиболее активно изучались запасы амфипод в авандельте р. Дон и в Таганрогском заливе.
19
Работы посвящены изучению генезиса амфиподофауны (корофиид), но они проводились в рамках изучения всего северо - западного Причерноморья (Борткевич,1986).
Несмотря на обилие работ, в той или иной степени касающихся нижне-донских амфипод существуют несовпадения в видовых списках, приводимых в различных работах Например, в сводке М.Я. Некрасовой и В.П. Закугского (1980) в приводимом видовом списке для дельты Дона указаны виды, ранее отмечавшиеся для осолоненного участка Таганрогского залива и собственно Азовского моря, но не упомянуты виды родов Niphargus и Stigobromus, Chaetogammariis placidus. В тоже время, в работе И.И. Дедю для р. Дон не упоминается Pontogammaais weidemanni. Есть разночтения в описании экологии (особенно отношения к субстрату) и границ распространения для отдельных видов.
В связи с этим, актуальность уточнения видового состава амфипод в изменившихся условиях обитания очевидна. Это и стало основной целью нашей работы.
20 20БЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛВДОВАНИЯ
21Физико-географическая характеристика и антропогенное воздействие на водоемы района исследований
21.1.Физикскеофафическая характеристика Нижнего -Дона
Поскольку в понятие « Нижний Дон» разные авторы вкладывают различное значение, расходясь в определении его верхней границы (от устья Северского Донца (Мартынов, 1922,1924) до северо-восточных границ Ростовской области (Манько,Валинская,1971), мы используем термин «Нижний Дон», в значении Нижне-Дрнской район. (Смагина,1971) (рис1).
Нижне-Донской район охватывает территорию, непосредственно примыкающую к руслу реки. В него входит приплотинная часть Цимлянского водохранилища и река вплоть до устья. Вьщеляют предустъевый участок (от станицы Раздорской до поселка Гниловского) и устьевой участок или дельту.
Основной водной артерией района является Дон. Его сбщая длина составляет 1870 км, а общая площадь водосбора - 422 тыс км2 (от Калача до устья - 500км). В пределах Нижне-Донского района-240 км. Это река с типичным для степных рек водным режимом. Питается, в основном, за счет снегового (67%), грунтового (30%) и, в гораздо меньшей сгепени, дождевого (не более 10%) стока (Жадин, Герд, 1964). Формирование сгока происхсдит, в основном, в лесостепной и степной зонах Русской равнины (Ресурсы поверхностных вод СССР, 1973).
Дно реки песчаное, обычно заиленное, с сильной примесью ракуши (особенно на фарватере); на участке за устьем Северского Донца (х Старозолотовский) встречаются каменистые участки.
По химическому составу вода р. Дон ниже Цимлянского водохранилища относится к гидрокарбонатному классу, группе натрия.
Гидрохимический режим Нижнего Дона формируется в результате воздействия многих факторов. Основные черты химического состава реки закладываются в Цимлянском водохранилище. Очевидно, что воды верховьев Нижнего Дона должны рассматриваться как воды с
21
унаследованным химическим составом. По мере продвижения вниз по течению Дона исходный химический состав воды существенно трансформируется. Эта трансформация обусловливается прежде всего процессами поступления растворенных веществ антропогенного и природного происхождения с водами притоков Нижнего Дона. Определенная доля веществ и их комплексов попадает в русло в результате боковой эрозии реки с последующим растворением минеральных соединений, слагающих эродируемые участки берегов. Часть веществ поступает в водную толщу из донных отложений и грунтовых вод.
Последующая эволюция химического состава воды связана с перераспределением компонентов в самой реке. В частности, кальций, гидрокарбонат и кремний могут переводиться из водной толщи в донные отложения в результате биогеохимической деятельности кальций- и кремнефиксирующих организмов. Биогенные элементы утилизируются биотой, образуя подвижный резерв биогенных компонентов. При отмирании организмов заметная доля биогенных соединений переводится в донные отложения с органическим веществом. Наконец, часть веществ сорбируется на минеральных частицах и также, в конечном счете, выводится из толщи воды. Весьма существенную роль оказывало поступление веществ со сточными водами многочисленных промышленных предприятий, а также стоки с сельхозугодий и урбанизированных территорий (Доклад о состоянии окружающей среды Ростовской области, 1996,1999).
Мутность донской воды достаточно высока и составляет 230 г/м3. Максимальные значения минерализации и общей яссткости, по нашим данным, на протяжении исследованного участка отмечалась в ст. Манычской, очевидно, благодаря впадению значительно минерализованных вод р.Маньн.
На участках у г.Волподонска, ст.Романовской и х, Ведерники минерализация и общая >мэсткость были значительно меньше.
Общая щелочность, оставаясь практически неизменной на всех обследованных участках, была несколько повышена в районах ст.Семикарокорской, Багаевской и г. Азове (табл.1).
22
Рис.1 Места отбора проб (отмечены точками 1-39)
1-0-й километр
2-Устье Мокрой Каланчи
3-Острова Большой и Малый Дворяны
4-Точка в 1.5 км севернее о-вов Большой и Малый Дворяны
23
5-Станица Морской Чулек (устье р. Мертвый Донец) 6- Станица Синявская 7-Станция Танаис 8-Хутор Недвиговка
9- Станица Сафьяново
10- Станица Мартыново
11- Станция Мокрый Чалтырь
12- Станция Сады 13-Поселок Каратаево
14-Город Ростов-на -Дону (ст. Нижнегниловская, Кумжинскаяроща)
15- Поселок Кумжинскип
16- Поселок Калузаево 17-Город Азов 18-Лоцмейстерский пост 19-Поселок Рогожки но 20-23-Внутренние протоки дельты Дона 24-Река Кагальник (город Кагальник) 25-Город Ростов-на-Дону
26- Станица Старочеркасская
27- Хутор Арпачин
28- Станица Манычская (русло р.Дон)
29- Станица Манычская (р.Маныч-1 км выше устья) 30-Станица Багаевская
31- Станица Мелиховская
32- Станица Семикарокорская
33- Станица Кочетовская 34-Устье р. Северский Донец 35-Хутор Ведерники
36- Станица Романовская
37-Русло р.Дон, 50м ниже плотины ЦГЭС
38- Город Волгодонск (Цимлянское водохранилище)
39-Город Цимлянск (Цимлянское водохранилище)
24
Таблица 1—Химические показатели воды в исследованном районе
Место отбора Общая щелочность, мг - экв /л Общая жесткость, мг - экв /л Минерализация, мг/л
Цимлянское водохранилище, г. Волгодонск 3,45 4,80 386
р. Дон,50 м ниже плотины ЦГЭС 3,50 4,50 399
Р- Дон, ст. Романовская 3,60 . 4,30 413
р.Дон, х. Ведерники 3,45 4,30 397
р. Дон, ст. Семикарокорская 3,70 5,00 519
р. Дон, ст. Багаевская 3,75 5,65 585
р. Дон, ст. Манычская 3,55 8,25 919
р. Дон, г. Азов 3,65 6,35 664
До зарегулирования р. Дон отличалась высоким весенним половодьем и относительно низким уровнем в остальные сезоны. Значительные колебания испытывала и водность реки: минимальный сток в 1950 г. составил 11.8 км3, а максимальный в 1940 - 52 км3. Средний сток при естественном режиме составлял 27.6 км3. С марта по июнь включительно в Азовское море сбрасывалось 3/4 естественного стока. На долю весеннего стока фиходилось от 67% всего годового стока в маловодные годы и до 80% - в многоводные.
Весенний сток имел в естественных условиях две волны. Первая, холодная или казачья вода, приходила в начале марта, а иногда и раньше. Вторая, образованная теплыми водами с Верхнего и Среднего Дона, приходила позже. После весеннего паводка уровень спадал (спад продолжался до конца июня) и в теплое время года уровень колебался незначительно. К началу зимы уровень несколько повышался, что было вызвано уменьшением испарения и пропускной способности русла (из-за ледяных заторов) (Смагина, 1971 .Природные условия.. .2002).
До зарегулирования р. Дон температура воды практически не различалась на протяжении всего участка; разница составляла не более 0.7°С.
После окончания строительства Цимлянской плотины в1952 г. образовалось Цимлянское водохранилище, приплотинная часть которого входит в состав района. Эта
25
часть является типичным озерным водоемом с максимальными глубинами до 35 м. На 60% акватории участка средние глубины составляют 15 - 16 м (при нормальном подпорном горизонте - 36 м). Здесь же водохранилище имеет максимальную ширину-38 км.
Наиболее крупным притоком рДон является Северский Донец. Эта река имеет общую длину 1050 км и протекает по территории области на протяжении 280 км (222 из них судоходны благодаря сооружению шлюзов). Площадь водосбора Северского Донца составляет ЮОтъю. км2.
Второй по значению приток, р. Сад имеет длину 776 км и площадь бассейна 21,1 тыс км2.
Правый приток р. Дон - р.Чир впадает в Цимлянское водохранилище. У него очень извилистое русло длиной 360 км. Площадь его водосбора -12,4 тыскм2.
Левый приток рДон р.Западный Маныч - река длиной 260 км, имеет площадь водосбора в 35.3 тыс км2 - впадает в Дон слева На всем протяжении он превращен в цепь водохранилищ
Все притоки р. Дон являются типичными степными реками с высокой долей снегового и, гораздо меньшей, грунтового и дождевого питания.
В р. Дон впадает также значительное количество малых рек, водный режим которых целиком зависит от сезонных явлений и атмосферных осадков. Они отличаются бурным подъемом уровня в период снеготаяния или больших дождей, но в засушливый период их сток падает до нуля. Небольшие глубины и малые объемы воды обусловливают бурное развитие водной и полуводной растительности на отмелях В связи с этим вода в них содержит большое количество отмершей органики, в основном, растительного происхождения (Манько, Вапинская, 1971, Природные условия.. .2002).
Кроме естественных водоемов на территории района есть ряд крупных водохранилищ и большое количество малых прудов. Наиболее крупным водохранилищем является Цимлянское. Оно образовано плотиной Цимлянской ГЭС и имеет зеркало площадью 700 км2, а его объем - 23.9 км3. Водохранилище вытянута с оэверо-востока на юго-запад на 260 км. Наибольшая ширина его равна 38 км. Средняя глубина 8.8 м, но достигает и 35 м.
Берега Цимлянского водохранилища сложены суглинками, песками и алевролитами и сильно изрезаны (за счет оврагов и балок).
Амплитуда колебаний уровня в разные сезоны достигает 4 - 6 м.
26
С конца ноября - середины декабря и по середину апреля водоем покрыт льдом, толщина которого достигает 40 - 50 см.
Нижне - Донской участок не выходит за пределы северного крыла Азово - Кубанской тектонической впадины, характеризующейся мошной толщей четвертичных аллювиальных отложений и лессовидных суглинков. Берега приплотинного участка Цимлянского водохранилища (от плотины до хутора Кривского) неоднородны в морфологическом и литалогическом отношении. Правый берег крутой и высокий. Южнее р.Цимлы вторая терраса полностью затоплена и урез воды при нормальном подпорном горизонте водохранилища проходит по отложениям верхнего палеогена и нижнего неогена Неогеновые отложения всюду заканчиваются мошной толщей скифских тин. На контакте пород, глин и песков, часто выходят фунтовые воды (Смагина, 1971, Природные условия... 2002).
Левый берег более однообразен морфологически и сложен преимущественно четвертичными аллювиальными отложениями поймы и надпойменных террас На всем протяжении левого берега затоплены пойма и частично первая терраса, урез воды проходит по склону второй и третьей террас
Русло рДон ниже плотины имеет ширину от 150 до 500 метров. Здесь русло часто отходит от коренного правого берега и располагается среди широкой поймы. На этих участках оно образует излучины. Но ниже станицы Мелиховской и, особенно, станицы Багаевской, Дон почти не образует излучин (Смагина, 1971, Природные условия... 2002).
В морфологическом отношении Нижне-Донской район представляет, в основном, пойму р. Дон, а на отдельных участках - останцы надпойменных террас Ландшафт высоких надпойменных террас, переходящих в склоны водораздела, прослеживается в прибрежной зоне Цимлянского водохранилища Для этой местности характерно небольшое овражнс-балочное расчленение и сильно развитая сеть слабовыраженных в рельефе пстяжин. Почвы здесь, в основном, темно - каштановые, в комплексе с осолоделыми почвами и солонцами. По бровкам и пологим склонам балок сохранились естественные типчаково-полынные и ковыльно-типчаковые группировки. Западины заняты мезофильно - разнотравно-злаковой растительностью. К солонцам приурочены чернополынники.
Ниже Цимлянской плотины выделяются четыре надпойменных террасы. Широко представлена первая терраса, возвышающаяся над уровнем реки на 5 -10 м и имеющая
27
ширину от 1 до 12 км. Она имеет ровную поверхность с незначительными повышениями и понижениями. Высота второй террасы, представленной, в основном, на востоке области, в междуречье Дон - Западный Маньн, до 18 м, ширина - до 25 км. Поверхность ее также ровная с неглубокими балками. Третья и четвертая террасы, выраженные значительно слабее, возвышаются, соответственно, до 29 - 37 и 49 - 59 м над р. Доном. Для них характерна разнотравно - злаковоя степь (в настоящее время практически не сохранившаяся из-за распашки) на луга - черноземных почвах, южных и предкавказских черноземах.
В пойме Дона можно вь|делитъ следующие ландшафты: пойменный с луга - болотной растительностью на луговых и луго - болотных почвах; дельтовый с болотной растительностью на луго - болотных и тинистых почвах (Смагина, 1971, Природные условия... 2002).
Общая площадь поймы между г.г.Калачом и Ростовом до зарегулирования составляла 400 тысга, но после частичного затопления Цимлянским водохранилищем она уменьшилась до 284 тысга (Самохин, 1958). Ширина ее колеблется от 25 - 3.5 км (Цимлянско - Кумшанское и Констангиновско - Золотовское сужения) до 18 км у станицы Багаевской и 23 км - по створу Кривянская - Манычсхая. Высота поймы над межевым участком реки, понижаясь вниз по течению, составляет в районе Цимлянской плотины -5-6 м; у г. Новочеркасска- 2 -2.5м; около г.Ростова - 0.5-0.8 м (Смагина, 1971).
По морфометрии и рельефу пойму можно разделить на три части: прирусловую, центральную и притеррасную.
Прирусловая часть повышена (2-3 м над межевым уровнем). Она представляет собой серию продольных грив и понижений между ними, расположенных параллельно реке. Высота грив от 0.5 до 4 м. Расстояние между ними составляет, в среднем, 30 - 40 м. Иногда гривы спиваются в одну сплошную линию.
Ширина прирусловой части варьирует от сотен метров (в районе г.Ростова) до полутора километров.
Центральная часть несколько ниже прирусловой. Ее высоты снижаются от 1.5 -1.7 м у станицы Романовской до 0.5 -1 м в устьевой части. Ширина около 4 - 6 км. Она занимает 80% всей площади поймы.
Эта часть поймы имеет равнинный характер и сильно изрезана ериками. Имеется большое количество озер, большая часть которых расположена в пределах Доно -
28
Аксайского займища и на междуречье Дон - Подпольная - Западный Маныч. Самые крупные среди них- это озера Крутое, Угловатое, Подпольное.
Притеррасная часть поймы, в основном, располагается по левому берегу вдоль уступа первой надпойменной террасы. Характеризуется заболоченностью и наличием открытых в сторону русла вытянутых понижений.
После строительства Цимлянской плотины начался процесс остепнения поймы. Часть лугов превратились в остелненные и засоленые участки (Смагина, 1971).
Начиная с юго-западной части г.Ростова (ст. Гниловская) начинается дельта. Дельта р. Дона является дельтой нарастания с тенденцией к превращению в дельту заполнения. Скорость течения воды в основных рукавах дельты - 02 - 0.3м/сек, во вторичных - 0.1 -0.2 м/сек. В мелких ериках вода стоячая (летом они зачастую заболачиваются) (Мордухай-Болтовской, 1961).
Границы дельты проходят на юге по современному руслу рДон, на севере - по Мертвому Донцу. Дельта представляет собой низменную, в ряде мест заболоченную, равнину, разделенную на ряд крупных и мелких островов протоками и рукавами (Дон, М. Донец и Каланча, впадая в Таганрогский залив, разделяются на более чем 40 гирл-протоков) (Смагина, 1971). Длина ее по прямой - около 30 км, ширина между крайними рукавами 225 км, общая площадь - 340 км2. При естественном режиме дельта каждый год повышалась на 1.5мм (Самохин,1958). Кроме того, дельта постепенно вьщвигается в сторону Азовского моря. В естественных условиях скорость этого вьщвижения составляла около 8 м в год (Богачев.1910). Но с возведением Цимлянской плотины, задерживающей значительную часть твердого стока, интенсивность этого процесса должна была измениться. Дно в рукавах дельты илистое или илисто - ракушечниковое. Продолжения рукавов и гирл образуют подводную дельту.
Средняя минерализация воды летом 2001 г. в дельте р. Дон составила 745мг/л (от 666 до 898), средняя общая щелочность - 3.65 мг - экв /л (от 3.50 до 3.85), средняя общая жесткость - 6.98 мг - экв /л (от 6.35 до 8.73). При этом максимальные показатели были отмечены в р. Мертвый Донец в районе с. Танаис
Климат Нижне-Дрнского района более мягок, сравнительно с другими районами Ростовской области, что объясняется влиянием Азовского моря, и характеризуется теплым летом и умеренно мягкой зимой. При движении с севера на юг среднегсдовье температуры воздуха увеличиваются с 8.1°С в г.Цимлянске до 9.3°С в гАэове. Самым
29
холодным месяцем является январь. Среднеянварские температуры равняются, соответственно, -7.3?С и -4.8?С. Абсолютный минимум на севере района -37°С, на юге --ЗЗРС. Весна затяжная с поздними заморозками в апреле и мае (самый поздний заморозок отмечался в Ростове 2 июня 1916 г). Апрельские температуры близки к среднегодовым.
Максимум температур (иногда до 38 - 42°С) приходится на июль. Средне июльские температуры мало изменяются с севера на юг и составляют 23.5 - 23.6°С. Август также может быть очень жарким. Понижение температуры начинается с середины сентября (19 сентября - в г. Цимлянске, 17 сентября - в г. Ростове - на - Дону).
Продолжительность безморозного периода увеличивается с севера на юг; в г. Цимлянске-178 дней, в г. Ростове-на-Дону-186 дней.
Для приземного слоя атмосферы характерно преобладание чмротной циркуляции в течение всего года Наибольшие скорости ветра приурочены к холодному времени года; в среднем: 5.5 - 6 м/сек в ночные часы и утром, и 6.3 - 6.9 м/сек днем, но эпизодически наблюдаются ветры со скоростью более 15 м/сек.. В холодное время преобладают восточные ветры; западные бывают реже и обычно приносят потепления. К весне доля западных ветров возрастает, а восточных - сокращается, хотя значительное их влияние сохраняется и в теплое время года. Скорости ветров в это время, в среднем, ниже: 26-3.4 м/сек ночью, 5 - 5.4 м/сек днем. С апреля - мая восточные и юго-восточнье ветры часто имеют характер суховеев. Летом нередки пыльные бури (Смагина, 1971).
Среднегодовое количество осадков по Нижне - Донскому району составляет 427 -483 мм. Их максимум приходится на теплый период. Снежный покров формируется в конце ноября - начале декабря и исчезает в конце февраля - начале марта Частью оттепели, продолжительность которых за зиму, в среднем, 40-50 дней, препятствуют накоплению снежного покрова (средняя из максимальных высот составляет-20 см).
Грунтовье воды Нижне-Донского района залегают преимущественно в четвертичных отложениях и подразделяются на несколько групп: воды лессовидных суглинков водоразделов, делювиальных суглинков склонов и балочных наносов, речных террас и поймы (Попов, 1947, Природные условия... 2002).
Воды склонов и водоразделов имеют направление движения к пойме и часто выклиниваются на склонах в виде нисходящих ключей и родников. Воды, выходящие из песчаных отложений, обычно слабо минерализованы. В остальных ведах присутствуют
30
соли -сульфиды и хлориды. Грунтовые веды высоких террас приурочены, в основном, к песчаным отложениям, где они пресные. В делювиальных суглинках они пестры по минерализации и часто засолены. На первой речной террасе они приурочены к аллювиальным пескам, супесям, песчаникам и тинам. Глубина их залегания - 25 - 6 м. Воды песчаных отложений пресные, а тинистых-засолены.
Грунтовые воды поймы залегают в дельте на глубине 0.5 -1 м и 1 - 4 м - на остальных участках В зависимости от сезона их уровень имеет разное направление: весной он направлен от русла в сторону поймы, летом и осенью - вдоль поймы к морю.
На правобережье грунтовые воды залегают на глубине 3 -4 м, на левобережье - 2 -25м.
Подстилающие почву грунты на правом и левом берегах имеют разную степень засоления. Грунты правого берега засолены меньше (0.3 -1 % в водных вытяжках), левого сильнее (0.6 - 3.5%).Самое сильное засоление характерно для средних и тяжелых суглинков. Легкие суглинки, супеси и пески засолены значительно меньше или не засолены совсем. На минерализацию фунтовых вод левобережья сильно влияет вынос солей из долин притоков. Содержание плотного остатка в р.Сал составляет 4200 мг/л, а в р. Западный Маныч - 1200 мг/л. Правые притоки (Керчик, Мокрая Кадамовка, Тузлов итд) имеют плотный остаток 650-S00 мг/л.
Искусственное орошение вызвало повышение уровня фунтовых вод, что привело, местами, к заболачиванию и засолению земель. Орошение также способствовало увеличению степени минерализации фунтовых вод, по данным Южгипроводхоза, с 7 -16 г/л (в 1949 г) до 20-30 г/л (в 1953 г).
Различия в режиме увлажнения и характере фунтовых вод обусловили значительное разнообразие в характере почвенного покрова района В пойме р. Дона вьиеляют целый ряд пойменных и луговых типов почв, часто характеризующихся некоторой солончаковатсстью.
Для надпойменных террас характерны черноземы, среди которых встречаются солонцы и даже солончаки (Смагина, 1971, Природные условия.. .2002).
С разнообразием почв и рельефа района связано и разнообразие растительности. Здесь вьделяются следующие основные типы растительности: луговая, равнинных пространств и незначительных возвышений, солончаковая, болотная и пойменные леса.
31
Наиболее распространены в пойме злаково-разнотравные луга, особенно незаселенные луга средней увлажненности. Они занимают всю центральную и частично прирусловую часть поймы. Лупа с недостаточным увлажнением располагаются на останцах надпойменных террас, чаще всего на левобережье Дона Сырые луга приурочены к равнинным пространствам, неглубоким плоским понижениям и пологим склонам, и представлены солончаковыми ценозами.
Бессточные понижения поймы - днища лиманов, музг, заглохших ериков - заняты заболоченными лугами. Они затопляются даже в годы с низким паводком.
Большие площади в поймах рек Дон, Сад Маныч, по берегам соленых озер и днищам балок принадлежат солончакам. Здесь встречаются солерос, сведа, лебеда, кермеки, солончаковая полынь.
Основными породами пойменных лесов являются тополь, ива, вяз, дуб, крушина, бузина, боярышник,
Особо вь(деляется растительность постоянных и временных водоемов. Она образует экологический ряд сменяющих друг друга ассоциаций от болотных (постоянных и временных) до ассоциаций мелкого моря. Главную роль в этих группировках играет тростник и осока (в болотных ассоциациях вместе с камышом, чаканом и кугой). Среди погруженной растительности широко распространены также разнообразнье рдесты (Potamogeton), роголистник (Cteratophillum), кувшинка (Nimphaea alba), кубышка (Nuphar luteum), белая водяная лилия, валиснерия (особенно на песчаных фунтах, на мелководье). Плавающая растительность представлена ряской трехдольной (Lemna trisulka) и, местами, сальвинией (S.natans) (Сысоева, Смагина.1971).
Таким образом, водоемы Нижне-Дрнского района, характеризующиеся развитием богатой водной растительности, обилием мелководных (и временно затапливаемых) прогреваемых участков, обеспечивают условия для развития различных групп водных беспозвоночных, в том числе и представителям Amphipoda В пределах Нижне-Дрнского района отсутствуют естественные препятствия (пороги, перекаты, участки с бурным течением), затрудняющие распространение амфипод вверх по течению реки.
Вместе с тем, на протяжении нижнего течения р. Дон крайне редко встречаются участки с плотными грунтами, которые являются наиболее подходящими для понто-каспийских видов амфипод.
32
Зообентос дельты также обеднен вследствие совместного воздействия аккумуляции минеральных наносов и обсыханий при сгонных явлениях (Мордухай-Болтовской, 1961).
Поскольку Нижне-Донской район обладает развитой индустрией и сельским хозяйством, а рДон активно используется, как судоходная мажстраль, то нижне-донская амфиподофауна испытывает значительное антропогенное воздействие, как и другие группы гидробионтов.
2.1.2 Антропогенное воздействие на водоемы Нижне - Донского района
На протяжении всего XX века водные биоценозы подвергались мощному антропогенному прессингу. Наиболее мощное воздействие на водную фауну (включая амфипод) Нижнего Дона оказали такие факторы антропогенной природы, как активный водоотбор, строительство гидротехнических сооружений, судоходство и загрязнение реки промышленными и бытовыми отходами.
Так, сельскохозяйственное освоение региона, распашка целинных и залежных земель, внедрение глубокой вспашки (30-е годы) привели к уменьшению годового стока р. Дон до 10%; интенсификация отъема воды на нужды энергетики, промышленности, коммунального и сельского хозяйства увеличила объём водопользования до величин, сопоставимых со средним годовым речным стоком, рост безвозвратного использования водных ресурсов, в отдельных случаях, превышал 35% годового стока. При этом нарушился пресный баланс Азовского моря, произошли пространственно-временные изменения продуктивности и динамики сообществ речных и морских гидробионтов; отмечены и другие преобразования речной и морской экосистем (Воловик, 1993, 2000).
Вторым мощным преобразующим фактором стало строительство больших и малых гууцротехнических сооружений. После завершения строительства Цимлянской плотины значительно изменился водный режим Нижнего Дона. Сократились колебания стока; если раньше максимальный сток превышал минимальный в 13 раз, то теперь лишь в 3 раза. Уменьшилась доля весеннего паводка в общем стоке (с 77% до 40%). Уменьшился и объем общего донского стока, благодаря чему возросло влияние вод Северского
33
Донца (с 17% до 23%). Весенний паводок по-прежнему имеет двухпиковый характер. Первый пик связан с таянием снегов в низовьях Дона и Северского Донца, а второй - со сбросом вод из Цимлянского водохранилища Наибольшей месячный сток сместился на апрель, когда происходит наиболее активный расход воды из Северского Донца.
Произошли изменения и в температурном режиме воды. Возросла разница между температурой воды в районе плотины и в районе г. Ростова, достигнув 1.8° С. Понизились абсолютные значения температур воды в весеннее время на 1.1° С, и повысились -осенью и зимой (0.4° С) в районе Ростова Резко изменился и водный режим поймы. При естественном режиме весной пойма подвергалась ежегодному затоплению, степень и продолжительность которого зависели от водности года. При наибольшей водности р. Дон заливала всю пойму с середины апреля до двадцатых чисел июня. В менее водные годы пойма затапливалась лишь частично. Периодическое затопление благоприятно сказывалось на ее природе. Происходила промывка почв от избытка солей и наблюдалось накопление слоя пресных вод над слоем засоленных грунтовых. При затоплении создавались естественные нерестилища для многих ценных пород рыб. После изменения режима стока затопление поймы стало нерегулярным явлением, происходящим лишь в многоводные годы. Почти на месяц сократился период затопления (с середины апреля по двадцатые числа мая).
Это отрицательно сказалось на состоянии почв и растительности поймы. В отсутствии разливов засоленные фунтовые воды, благодаря капиллярному эффекту, стали подниматься к поверхности, что привело к развитию засоления. Изменение водного солевого режимов вызвало изменение состава растительности (Смагина, 1971). В тоже время создание Цимлянского водохранилища (достаточно большие акватории с небольшими глубинами, и как следствие с богатым развитием водной растительности) создало благоприятные условия для массового развития таких видов бокоплавов, как P. crassus, P.obesus, P.robustoides.
Малые реки, перекрытые системой дамб, превратились в цепь замкнутых прудов, произошло заиление их русел и полное преобразование сообществ гидробионтов (Воловик, 2000 ).
34
Строительство Волго-Донского канала напрямую связало бассейны Волги и Дона, что создало условия как для пассивной (с балластной водой судов), так и для активной миграции каспийских вселенцев (в том числе амфипод) в азово-черноморский регион.
Мощное преобразующее воздействие на водную биоту оказало развитие судоходства, особенно использование крупнотоннажных судов типа "река-море", а также добыча песка, гравия и других строительных материалов в руслах рек и на берегах, усилили абразионные процессы, изменили систему переноса и отложения твердого стока, обусловили заиление имевшихся нерестилищ, особенно осетровых и полупроходных рыб (Воловик, 2000).
Еще одной группой факторов является воздействие развития промышленности, коммунального и сельского хозяйства, низкого качества очистки сточных вод, что привело к росту химического и биологического загрязнений, изменению ионного состава растворенных солей, ухудшило качество воды как среды обитания гидробионтов, включая амфипод, так и источника питьевого и промышленного водоснабжения, усилили деградационные явления в экосистеме посредством физиолого-биохимического и генетического воздействия на гидробионтов (Воловик, 2000). Вода Нижнего Дона и ряда притоков на большинстве контролируемых участков по ряду показателей качества не отвечает требованиям, предъявляемым к водным объектам рыбохозяйственного назначения.
Вниз по течению от Цимлянского водохранилища до устья р. Дон по экологическому состоянию, токсичности и эвтрофирующему эффекту за последние 15 -20 лет неуклонно происходило снижение качества воды (табл. 2). В районе г. Ростова и ниже имеет место наиболее существенное ухудшение состояния экосистемы. Пик развития фитопланктона на верхних участках Нижнего Дона отмечается весной и летом, в дельте Дона— летом и осенью. Дополнительным подтверждением ухудшения качества воды на участке г.Аксай —устье реки является изменение в фитоперфитонном сообществе в группе диатомовых водорослей, где на фоне ослабления развития родов Cymbella обильно развиваются роды Navicula и Nitzschia.
35
Таблица 2 — Характеристика уровня загрязненности и экологического состояния пресноводных экосистем Нижнего Дона по показателям развития фитопланктонных сообществ
Водный объект, Экологическое Характеристика уровня
пункты состояние загрязненности
наблюдений Уровень Уровень
эвтрофирования токсичности
Цимлянское Антропогенное Средний Низкий
водохранилище напряжение с
элементами
экологического
регресса
р.Дон Антропогенное Низкий Низкий
г. Волгодонск напряжение
р.Дон Антропогенное Низкий Низкий
выше г.Ростова- напряжение
на - Дону
Р-Дон элементы Высокий Средний
ниже сбросов экологического
отчисти ых регресса
сооружений
Р-Дон элементы Высокий Средний
х. Колузаево экологического
¦ регресса
р.Дон элементы Высокий Средний
г. Азов экологического
регресса
На участке ниже г.Ростова до устья переход экосистемы в качественно новое экологическое состояние сопровождается заметным экологическим
36
регрессом зообентосных сообществ (снижение таксономического разнообразия за счет угнетения всех групп организмов - представителей чистых вод), общей тенденцией выхода на доминирующее положение группы олигохет. По количеству последних этот участок можно отнести к «грязным», а в отдельные периоды к «очень грязным» водам (табл. 3). Таблица 3 — Пространственная неоднородность родового состава диатомовых водорослей в перифитонном сообществе
Массовые Характеристики Пункты наблюдений
роды водорослей развития
г. Ростов -на - Дону г. Ростов -на- х.Колузаево
Дону.ниже
сбросов ПУ
«Водоканал»
Cymbella Число видов 9 6 5
Повторяемость 49 25 33
Navicula Число видов 7 8 7
Повторяемость 34 55 42
Nitzschia Число видов 2 8 5
Повторяемость 9 24 15
(Богучарсков, Кувалкин.Назаренко, Янгулова, 2002).
Наносимый водным объектам региона огромный ущерб связан с их химическим и биологическим загрязнением под влиянием, главным образом, поступающих сточных вод промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных объектов, расположенных на территории Ростовской области и отчасти Украины (с водами Северского Донца). Источниками загрязнения поверхностных вод бассейна реки Дон являются сточные воды крупных промышленных предприятий машиностроительной, пищевой, химической и др. отраслей промышленности, хозбытовые сточные воды, а также смыв с сельхозугодий, неорганизованные сбросы животноводческих комплексов, шахтные и подсланевые воды речных судов.
Большая часть сточных вод подвергается различным видам очистки, однако очистные сооружения работают не всегда достаточно эффективно,
37
Таблица 4 — Сведения о сбросе загрязняющих веществ в открытые водоемы Ростовской области (Гос.доклад о состоянии окружающей среды Ростовской области, 1996,1999)
№ Виды загрязняющих веществ, (тонн/год) 1995 г. 1996 1997 1999
1 2 3 4 5 6
1. Нефтепродукты (тыс. т) 0,4 0.38 0.17 0.083
2. Взвешенные вещества (тыс. т) 21,7 20.7 15.4 11.18
3. Сухой остаток (тыс. т) 1095,0 11026.0 866.2 965.0
4. Сульфаты (тыс. т) 414,1 406.4 370.1 431.5
5. Хлориды (тыс. т) 174,1 182.8 144.8 151.8
6. Фосфор общий (т) 692,7 440.9 455.3 524.8
7. Азот общий (т) - - - -
8. Азот аммонийный (т) 1335,0 1192.0 866.7 814.5
9. Нитраты (т) 3203,0 3412.0 2984.0 3681.0
10. Нитриты (т) 126,7 137.7 107.9 66.4
11. Железо (т) 145,0 122.3 117.5 222.3
12. Свинец (т) 1,0 1.0 0.9 1.39
13. Алюминий (т) 18,8 5.7 2.8 1.98
14. СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), (т) 50,7 40.3 49.8 40.8
15. Никель (т) 2,1 1.3 0.053 0.053
16. Медь (т) 2,6 2.4 2.42 2.76
17. Хром общий (т) 4,3 3.9 0.89 0.83
18. Цинк(т) 1,9 2.4 2.6 2.71
19. Фтор(т) 13,8 11.9 14.3 16.7
20. Марганец (т) 0,1 0.29 0.65 0.70
21. Мышьяк 0,18 0.07 0.02 0.02
22. Жиры, масла (т) 1200,0 526.7 447.9 371.3
23. Сероводород (т) 11,7 6.6 1.8 0.97
24. Пестициды (т) 0,02 0.0 0.0 0.0
25. ВПК (тыс. т) 8,9 9.2 7.08 6.27
38
поэтому довольно часто в водоемы и реки сбрасывались недостаточно очищенные сточные воды, содержащие органические и взвешенные вещества, нефтепродукты, фенолы, соединения азота, тяжелые металлы и другие химические соединения, негативно влияющие на гидрохимический режим водных объектов. Основной объем неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод, содержащих значительные количества загрязняющих веществ, сбрасывается в водные объекты в районе г.г. Ростова-на-Дону, Волгодонска, Шахт, Новошахтинска, Новочеркасска и др., чем определяется и поддерживается, в основном, неблагополучное состояние поверхностных вод в бассейне Нижнего Дона. В 1998 по 1999г. г. концентрация ртути в воде варьировала в диапазоне от 0.07 до 0.56 мкг/л (в среднем 0.22 мкг/л). В 2000г, сответственно, эти значения варьировали от 0.12 до 0.27 мкг/л (в среднем 0.14 мкг/л) (Федоров, Березан, Величко, Предеина, Андреев, Хансиварова,2002).
Среднее содержание и интервал содержания (приведён в скобках) соединений тяжелых металлов в воде реки Дон в 1998г составили ( для железа в мг/л, для остальных элементов — мкг/л): железо — 0.61 (0.06 —1.9) марганец — 51 (19.0 —75.0)
медь — 3.3 (1.0 -45.0) . хром — 2.6 (1.0 — 20.0)
свинец — 1.8 (0.5 — 5.7) кадмий — 0.1 (0.1 — 16.0)
цинк —25.0(6.7 —85.0)
В отдельных районах зарегистрированы весьма высокие коцентрации этих соединений. Это районы сброса канализации г. Ростова - на - Дону и г. Азов и протоки дельты реки Дона.
Антропогенная составляющая ионного стока р.Дон колеблется от 21.3% до 46.4 % (от 4 до 7 млн.т./г), а средняя концентрация техногенного материала во взвеси устьевой области достигает 12%. При оценке токсического загрязнения выяснилось, что 77% проб воды, взятых на участке русла Дона ниже г.Ростова-на-Дону являются токсичными для ракообразных (в качестве тест-объектов использовались дафнии). В воде протоки Большая Каланча отмечено экстремально высокое значение содержания ДДТ (0,055 - 0,060мкг/л). В рукавах М.Каланча, С.Каланча,
39
Комитет среднегодовые концентрации аммонийного азота составляют величины порядка 0,15 мкг/л, азота нитратов - 0,24, общего азота - 0,84 -0,96, общего фосфора - 0,19 - 0,22, что соответствует концентрациям, регистрируемым в г.Ростове в зоне выпуска горканализации (Никаноров, Хорунжая, Миронова, 2000). В фунтовых водах дельты Дона отмечено очаговое загрязнение тяжелыми металлами (цинком, хромом, свинцом, молибденом). В районе ста