Redox conditions of bottom sediments and macrozoobenthos characteristics in the Kruglaya and Kazachya bays (Sevastopol)

Abstract

Отсутствие системного и экологически рационального подхода при эксплуатации бухт Севастопольского региона (бухт Круглой и Казачьей) привело к значительному их загрязнению. Комбинация ряда естественных и антропогенных факторов обусловила ухудшение условий существования бентосных сообществ. Целью данной работы было провести комплексные исследования экосистем бухт Круглой и Казачьей для изучения особенностей формирования окислительно-восстановительных условий в донных отложениях и придонном слое вод, а также их влияния на характеристики макрозообентоса. Пробы донных отложений отбирал водолаз трубками из оргстекла, герметично закрываемыми сверху и снизу, что позволило сохранить тонкую структуру донных отложений и придонного слоя вод. Для изучения бентосных сообществ в этом же месте отбирали пробы с помощью ручного пробоотборника. Для получения химического состава поровых вод с высоким вертикальным разрешением использовали полярографический метод анализа. Расчёт потока кислорода на границе и в верхней части донных отложений выполняли по данным вертикального профиля концентрации кислорода в поровых водах и геохимического анализа, используя уравнение для первого закона Фика с учётом градиента концентраций и молекулярной диффузии кислорода в поровых водах. Для анализа бентосного материала применяли стандартные гидробиологические методы. При расчёте значений индекса разнообразия Шеннона (H’) использовали логарифм по основанию 2. Анализ полученных данных показал, что высокий уровень антропогенного воздействия и ограниченная динамика вод привели к заиливанию донных отложений исследуемых акваторий, что затрудняло поступление кислорода в них, а накопление в осадках органического углерода обусловили активное его расходование. Стратификация водной толщи за счёт ограниченного водообмена, высокая температура придонного слоя вод, сопровождающаяся снижением растворимости кислорода, и мелкодисперсный характер донных отложений способствовали тому, что скорость поступления кислорода была меньше скорости его потребления на окисление органического вещества; это сопровождалось развитием зон дефицита кислорода и появлением восстановленных соединений, в частности сероводорода. Отмечено, что в верхнем слое донных отложений преобладали субкислородные условия, ниже — анаэробные. Это привело к тому, что основными формами макрозообентоса являлись виды, толерантные к дефициту кислорода и к загрязнению органическими веществами. Так, на некоторых участках бухты Казачьей присутствовали только полихеты. При этом отмечено, что в районе выхода из бухты Круглой интенсивная динамика вод и морфологические особенности дна способствуют насыщению верхнего слоя отложений кислородом. На основании данных о концентрации кислорода в поверхностном (0–5 мм) слое осадка (в поровых водах), а также данных о геохимических характеристиках (влажность, пористость) донных отложений рассчитан поток кислорода на ст. 4 (бухта Солёная); его величина составила 0,73 М·м−2·год−1. Принимая в расчёт концентрацию кислорода в придонном слое вод (259 мкМ), можно сказать, что время развития аноксии с учётом только биогеохимических процессов составляет около 5 месяцев. Таким образом, можно предположить, что экосистемы бухт Круглой и Казачьей находятся в стадии деградации. Дальнейшая их эксплуатация без выработанного комплексного и рационального подхода приведёт к критическому ухудшению их экосистем — к появлению и распространению зон экологического риска, что снизит рекреационную и социально-экономическую привлекательность данных районов.