Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Количественные изменения бентоса

1 2

Количественные изменения бентоса на начальном этапе освоения Пильтун-Астохского нефтегазового месторождения (северо-восточный шельф Сахалина)

Коновалова Т.В. (1,3), Белан Т.А. (2), Христофорова Н.К.(тагтеесо1оеу@1па11.ги)(3)

(1) Компания Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд. (СЭИК),

Южно-Сахалинск (2) Дальневосточный региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт (ДВНИГМИ), Владивосток (3) Дальневосточный государственный университет (ДВГУ), Владивосток

Введение

В ближайшие годы устойчивое развитие экономики России будет базироваться на минеральных ресурсах, среди которых добыча и переработка углеводородов займет важнейшее место (1). По запасам природного газа Россия занимает первое место в мире, по запасам нефти - второе после Саудовской Аравии. Как в мире, так и в России, нефть все в большей степени добывается на шельфе морей. В Дальневосточном регионе наиболее перспективным признан шельф Охотского моря, на котором выделяется значительными запасами шельф северовосточного Сахалина, его запасы оцениваются в 3 млрд.тонн нефти и 3 трлн куб. метров газа (2). Обладая крупнейшими запасами углеводородного сырья, шельф северо-восточного Сахалина является в то же время одним из наиболее продуктивных и перспективных для добычи морских биологических ресурсов районов (3). Поэтому важно именно сейчас, на начальном этапе освоения оценить изменения, которые могут проявиться при дальнейшей добыче углеводородных ресурсов.

Освоение морских нефтегазовых месторождений осуществляется в несколько этапов, каждый из которых отличается характером и степенью воздействия на среду и биоту. Основным фактором воздействия на среду при дноуглубительных работах и дампинге на этапе установки стационарных платформ и прокладки трубопроводов является механическое перераспределение грунтов. В результате происходит нарушение среды обитания бентосных организмов, при этом степень прямого воздействия на бентос зависит от длительности и объема сброса. Процесс восстановления в пространственно-временном масштабе зависит от размера площади отторжения, природных условий (типов грунтов, интенсивности гидро- и литодинамики) и техногенных факторов (видов строительных работ). В период установки на Пильтун-Астохском месторождении (ПАМ) стационарной платформы Моликпак (конец сентября - середина октября 1998г.) основным воздействием было механическое перемещение грунтов. С начала эксплуатации платформы (1999г.) главным в антропогенном влиянии на морские организмы и места их обитания стал сброс буровых отходов, включающих буровые растворы и буровые шламы.



Цель работы - оценить изменения основных экологических характеристик бентоса на полигоне стационарной платформы Моликпак в результатае ее устновки и начала эксплуатации на акватории ПАМ.

Материалы и методы

Объектами исследований явились пробы макрозообентоса, взятые на полигоне установки платформы Моликпак. Станции отбора проб распологались по двум перпендикулярным разрезам с центром пересечения в точке постановки платформы и находились на удалении 125, 250, 500, 1000 и 3000 м от платформы. В направлении север-юг дополнительные станции располагались на расстоянии 5000 м (рис. 1). Согласно Правилам охраны от загрязнения прибрежных вод морей 1984 для рыбохозяйственных водоемов выделена зона наиболее интенсивного воздействия на расстоянии 250 м от платформы (4). Эта зона, называемая контрольным створом, рассматривалась нами как субполигон в пределах полигона устновки платформы. На каждой станции отбирали по четыре пробы грунта дночерпателем ван-Вина (0.2 м2). Грунты промывали через сито с ячеей 1.0 мм, организмы макробентоса фиксировали буферным 4% раствором формальдегида. Лабораторная обработка, заключавшаяся в определении видового состава и количественных показателей бентоса, проводилась специалистами ДВНИГМИ и ИБМ ДВО РАН. Все данные пересчитывались на 1 м площади дна. Доминирующими считались виды, составлявшие не менее 30% от общих величин биомассы и численности в пробе, субдоминантными - виды, составлявшие от 15 до 30%. В целом, процедура отбора, обработки и анализа проб соответствовала российским и зарубежным методикам (5,6).

Первая гидробиологическая съемка в предполагаемом месте установки платформы была проведена в июне 1998 г. Хотя сезонные изменения в популяциях могут быть существенными, мы приводим результаты этой съемки для понимания первоначального состояния экосистемы. После завершения инсталляционных работ, начиная с октября 1998г, ежегодно проводились аналогичные осенние съемки в рамках программы экологического мониторинга. Авторы выражают искреннюю благодарность Компании СЭИК, организовавшей эти исследования и специалистам, участвовавшим в обработке проб бентоса: Е.В.Олейник, Л.Л.Будниковой, М.В.Малютиной, Е.Е.Костиной, А.В.Чернышову, а также студентам ДВГУ: Л.С.Белан и В.Ю.Шафрановской.




Рис. 1. Расположение Пильтун-Астохского месторождения на северо-восточном

шельфе Сахалина

Результаты и обсуждение

Характерной чертой исследуемого участка северо-восточного шельфа Сахалина, локализованного в пределах ПАМ, является исключительно высокая интенсивность гидро- и литодинамических процессов, что определяет разнообразие типов донных отложений. Благодаря значительному количеству биотопов макрозообентос характеризуются высоким богатством видовой и трофической структур. Это утверждение, главным образом, относится к району установки платформы Моликпак, где отмечены все типы грунтов - от мелких заиленных песков до гальки и гравия, а подавляющее большинство доминирующих видов относится к категории сестонофагов и собирающих детритофагов, т. е. к наиболее чувствительным к механическому воздействию взвеси видам (7,8,9).

Наилучшее представление об изменениях в бентосе дают диаграммы динамики биомассы и численности организмов (рис. 2 А) на полигоне платформы Моликпак. Как видно, на этапе до установки платформы (июнь 1998 г.) система характеризовалась высокой биомассой и низкой численностью организмов, что свидетельствует о преобладании крупных форм бентоса. В результате установки платформы и вследствие разрушения среды обитания гидробионтов биомасса бентоса в октябре 1998 г. резко снизилась. Однако, численность возросла, что несомненно произошло за счет появления молоди бентосных организмов. На этом



уровне численности система оставалось и следующем году (1999 г.). Однако уже в 2000 г. началось резкое снижение плотности поселения бентоса, которое в 2001 г. достигло минимальных значений. В динамике биомассы не происходило столь резких изменений, поскольку данный экологический показатель поддерживался за счет преобладания крупных форм донных организмов (плоский морской еж Echinarachnius parma, актинии Halcampa vegae и Epiactis sp., полихеты Nephtys caeca, N. longosetosa, Ampharete lindstromi). В зоне контрольного створа наблюдалась аналогичная картина. Летом 1998 г. здесь также отмечен минимум численности и максимум биомассы бентоса, осенью 1998 г. произошло снижение биомассы и резкий всплеск численности за счет молоди бентоса. Если колебания биомассы в последующие годы оставались незначительными, то численность животных в этой зоне максимального воздействия резко упала (рис. 2 Б).

Как показали наблюдения, в течение всего периода работ главными фаунистическими группами бентоса в исследуемом районе были: Actiniaria, Cumacea, Bivalvia, Echinoidea, Gastropoda и Polychaeta, имеющие высокие значения биомассы, численности и частоты встречаемости. Хотя динамика биомассы и численности по годам дает представление о происходивших событиях в целом, она не позволяет увидеть, какие именно фаунистические группы претерпели наибольшие изменения.




Рис. 2. Изменение количественных характеристик бентоса на полигоне установки платформы Моликпак (А) и на станциях контрольного створа (Б)

Соотношение биомассы групп бентоса для полигона установки платформы Моликпак за период с 1998 по 2001 гг. представлено на рис. 3А. В октябре 1998 г. основную долю бентоса составляли кумовые раки (27%), плоские морские ежи (21%) и двустворчатые моллюски (14%). Однако с каждым годом вклад групп в общую биомассу менялся. Так, с некоторыми колебаниями между годами, но устойчиво нарастала доля актиний - от 9 до 18%. Практически не изменялась и оставалась минорной доля амфипод (3-3-7-4%). Постепенно снижалась доля полихет (11-12-8-8%). Еще более минорной и почти неменяющейся в три последних года наблюдений оставалась доля брюхоногих моллюсков (1-1-2%). Что же касается трех основных групп - кумовых раков, двустворчатых моллюсков и плоских морских ежей, то доля последних за четыре года выросла с 21 до 35%, вклад же двух первых снизился с 14 до 8% для двустворчатых моллюсков и с 27 до 19% для кумовых.

Таким образом, в течение четырех лет на полигоне установки платформы соотношение фаунистических групп изменилось: основной вклад в формирование биомассы бентоса стали вносить плоские морские ежи, кумовые раки и актинии. Актинии стали ведущей группой вместо двустворчатых моллюсков. Обращает на себя внимание последовательное и значительное сокращение численности кумовых. Их плотность в октябре 2001 г. снизилась по сравнению с октябрем 1998 г. в 6.7 раза, а средняя биомасса - в 1.3 раза. Данный факт объясняется значительным преобладанием молоди кумовых осенью 1998-1999 гг. и различием их размерной структуры в 1998-1999 гг. и 2000-2001 гг. Также нужно отметить сокращение численности Mysella kurilensis - с 5141 экз/м2 в июне 1998 г. до 588 экз/м2 в октябре 2001 г. Плотность поселения другого вида двустворчатых моллюсков Crenella decussata decussata осталась на уровне, близком к июню 1998 г (10).

Рис. 3Б иллюстрирует изменение соотношения фаунистических групп бентоса на станциях контрольного створа. На расстоянии 250 м от платформы картина была подобна той, что наблюдалась и на всем полигоне установки платформы, однако здесь тенденции выявились намного резче. Так, актинии, уступавшие по величине биомассы в 1998 г. и двустворчатым моллюскам, и кумовым, и плоским морским ежам, и полихетам, к осени 2001 г. вышли на второе место после кумовых, достигнув 25% от общей биомассы. От 1998 г. к 2001 г., пройдя через заметное снижение в 1999 и 2000 гг., возросла биомасса плоского морского ежа (11-7-8-17%), хотя здесь она заметно уступала доле E. parma в биомассе бентоса на всем полигоне. Снизившаяся к 2000 г., биомасса кумовых опять возросла до исходных величин в 2001 г, зато доля двустворчатых моллюсков уменьшалась неуклонно и стремительно - с 31% в 1999 г. до 6% в 2001 г.

В группе полихет никакой тенденции в межгодовом ходе их биомассы не наметилось: она то опускалась, то поднималась, каждый год, меняя направление.

Суммируя вышеизложенное, следует отметить, что на станциях контрольного створа, по сравнению со всем полигоном установки платформы



Моликпак, произошла не только замена доминирующих по биомассе групп, но и еще более значительное снижение биомассы кумовых рачков.

Проясняет картину об изменении соотношения биомасс фаунистических групп данные по динамике численности характерных видов на контрольном створе. В группе двустворчатых моллюсков, в которой доминантом и субдоминантом которой были - M. krilensis и C. decussata decussata, интенсивное и последовательное снижение численности наблюдалось у доминирующего вида -мизеллы. С 1998 по 2001 г. ее численность снизилась на порядок величин. Численность субдоминанта кренеллы практически не менялась.

Среди кумовых резко преобладал вид Diastylis bidentata. Другие виды кумовых встречались эпизодически и в исключительно малых количествах. Численность D. bidentata с 1998 г. до 2001 г. также снизилась практически на порядок. Таким образом, резкое снижение численности двух фаунистических групп бентоса: кумовых и двустворчатых моллюсков произошло за счет катастрофического падения плотности поселения доминирующих видов M. kurilensis и D. bidentata.



---- 3%

□ Actiniaria

□ Amphipoda

\14%

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

\ /

□ Gastropoda

V

□ Polychaeta

21% N/

□ Прочие

1998 г.


□ Actiniaria

□ Amphipoda

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

□ Gastropoda

□ Polychaeta

□ Прочие

1999 г.


□ Actiniaria

□ Amphipoda

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

□ Gastropoda

□ Polychaeta

□ Прочие

2000 г.


□ Actiniaria

□ Amphipoda

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

□ Gastropoda

□ Polychaeta

□ Прочие

2001 г.


1998 г.


1999 г.

2000 г.


4% 6%

2001 г.

□ Actiniaria

□ Amphipoda

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

□ Gastropoda

□ Polychaeta

□ Прочие

□ Actiniaria

□ Amphipoda

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

□ Gastropoda

□ Polychaeta

□ Прочие

□ Actiniaria

□ Amphipoda

21%/ \

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea П Gastropoda

5%°X /

□ Polychaeta

□ Прочие

□ Actiniaria

□ Amphipoda

□ Bivalvia

□ Cumacea

□ Echinoidea

□ Gastropoda

□ Polychaeta

□ Прочие

29°%

Рис. 3. Соотношение биомасс фаунистических групп (%) на полигоне установки платформы Моликпак (А) и на станциях контрольного створа (Б) в

осенний период по годам



При дампинге грунта и сбросе буровых отходов неизбежно физическое захоронение бентоса и воздействие на него в результате взмучивания (11). После осаждения грунта от удушья гибнут все мелкие организмы инфауны, прикрепленные и малоподвижные формы эпифауны. Гибель организмов от погребения происходит при толщине слоя осадков, превышающей их вертикальные размеры. (12). Гибель малоподвижных и мелких форм бентоса происходит под слоем осадка 5 мм. Для крупных моллюсков летальным будет слой 10-15 мм (13).

Жизнедеятельность и возможность вертикальной миграции определяются таксономической принадлежностью животных, их размерами, возрастом, физиологическим состоянием и температурой среды. Однако главным фактором, от которого зависит их жизнеспособность и роющая активность, является гранулометрический состав грунта, а также трофическая принадлежность животного (14). Сестонофаги, а также собирающие и заглатывающие детритофаги ведут преимущественно оседлый образ жизни, оставаясь большую часть жизненного цикла в пределах мест первоначального поселения их личинок. В связи с этим данные группы животных являются более зависимыми от качества среды в местах их обитания (15).

Из двустворчатых моллюсков наиболее чувствительны к засыпанию грунтом фильтраторы и собирающие детритофаги, обитающие на его поверхности. Эти животные не выдерживают захоронения на глубину более 1 см. Крупные виды полихет, имеющие развитую глотку, параподии, а также кожистые трубки, способны выдерживать гораздо больший слой грунта (14). Таким образом, перемещение грунта и связанное со сбросами буровых отходов повышенное содержание взвеси в придонных слоях воды, оказывает пагубное воздействие на донных животных. Особенно чувствительны к такому стрессу мелкие организмы. Содержание токсических веществ во взвеси еще более усиливает негативное влияние на животных, вызывая сокращение скорости роста и метаболизма, а также увеличение периода созревания. Наиболее зависимы от качества среды процессы оплодотворения и ранние стадии развития животных. Таким образом, во время периода размножения губительному воздействию взвеси подвержена гораздо большая часть популяций (14).

В литературе имеются многочисленные сведения, что уже в следующем году новые донные отложения реколонизируются, благодаря иммиграции взрослых животных и заносу личинок из смежных акваторий. Поэтому в некоторых случаях (при ограниченном времени и объемах сбросов, активной гидродинамике, достаточной глубине) последствия сброса могут быть менее серьезными. Однако, изменение гранулометрического состава донных отложений и наличие токсичных веществ является препятствием для восстановления бентофауны

Рассмотрим некоторые особенности экологии животных, претерпевших наиболее значительные изменения количественных характеристик.

Актинии. Обитающие на рыхлых грунтах северо-востока Сахалина актинии являются не прикрепленными, а удерживающимися в грунте за счет раздувания основания и зарывания в песок. На поверхности песка лежит лишь оральный диск со щупальцевой короной- венчик . При раздражении актинии мгновенно и полностью уходят вглубь грунта. Они очень хорошо адаптируются к условиям среды, экологически пластичны, и гораздо более устойчивы, чем двустворчатые моллюски (устное сообщение к. б. н. Е. Е. Костиной). Основной доминирующий здесь вид



актиний Halcampa vegae, особи которой достигают 5 см в длинну. По трофической принадлежности эти животные относятся к эврифагам, что способствует их большей устойчивости по сравнению с организмами с узкой специализацией в питании (например, мелким двустворчатым моллюском-сестонофагом M. kurilensis) и, следовательно, менее приспособленным к изменениям условий среды.

Кумовые раки значительную часть своей жизни проводят, зарывшись в грунт, и покидают его в ночное время. Они подвижные сестонофаги, питающиеся детритом и добывающие пищу, главным образом, на грунте. Многие виды кумовых совершают суточные вертикальные миграции. Поскольку это мелкие животные, они также не выдерживают большого слоя сбрасываемого грунта, что может быть причиной снижения их численности. (15).

Плоский морской еж. По данным ряда авторов (17), в районе северовосточного Сахалина на глубинах 15-120 м существует гигантская широкобореальная ассоциация плоского морского ежа E. parma, занимающая у восточного Сахалина площадь около 13 тыс. км2, т. е. около 40 % площади шельфа. Сообщество E. parma приурочено к мелким песчаным грунтам и заиленным пескам, где имеются придонные течения с достаточно большими скоростями (18). По мере снижения скорости течения к югу вдоль шельфа и увеличения заиленности грунтов в южном районе плоского морского ежа E. parma заменяют другие виды. По наблюдениям А. П. Кузнецова (15), подвижные сестонофаги поселяются преимущественно на песках - крупных алевритах, с содержанием органики 0.5-1.0% и с концентрацией взвеси в придонном слое около 20 мг/л. По наблюдениям, выполненным по заказу компании Сахалин Энерджи , содержание взвеси на ПАМ в 1995-1996 гг. в толще воды изменялось от 0.93 до 11.85 мг/л, при этом преобладала биогенная взвесь (19,

20).

Как отмечали ряд авторов, на шельфе Западной Камчатки в 60-х-90-х годах прошлого столетия произошло сильное возрастание численности плоского морского ежа, расширение занимаемой им площади, смещение границ его группировки и вытеснение им сообществ моллюсков (Yoldia myalis, Nucula tenuis). (21, 22). С 19621963 гг. по 1989 г. граница ареала морского ежа продвинулась к северу более чем на 200 км. Причиной таких изменений могло быть косвенное антропогенное влияние, возникшее в связи с чрезмерным промысловым изъятием потребителей бентоса -камчатского краба и камбал, нарушившее естественное равновесие между хищниками и жертвами (23). Не исключено, что и на полигоне ПАМ возрастание доли морского ежа также связано со снижением численности камбал, что подтверждают данные траловых съемок (24,25). Следовательно, можно полагать, что увеличение доли ежа может быть следствием уменьшения пресса хищников.

Заключение

Для выявления возможных изменений в бентофауне, связанных с физическим нарушением биотопов организмов, вызванным перемещением грунта и сбросом буровых отходов, нами проанализированы основные экологические паказатели бентоса - биомасса и численность за четырехлетний период (1998-2001 гг.). При анализе бентоса на полигоне установки платформы Моликпак особое внимение уделено зоне контрольного створа, т.е. зоне максимального воздействия на организмы.



Установлено, что инсталляция платформы и затем ее эксплуатация в большей степени отразились на характере межгодового хода численности организмов. На фоне общего снижения численности бентосных организмов на полигоне платформы наблюдалось резкое падение их плотности на контрольном створе (от 11 000 до 1100 экз/м2). На обоих обследованных участках произошло изменение соотношения биомассы ведущих фаунистических групп: заметно снизилась доля двустворчатых моллюсков, в тоже время доля актиний и иглокожих возросла. Фаунистическая группа Actiniaria (с доминирующим видом Halcampa vegae) вышла в число лидирующих по биомассе благдаря высокой экологической пластичности, вытеснив более уязвимый, прежде доминировавший, вид моллюсков - сестонофагов Mysella kurilensis .

На полигоне в целом вклад иглокожих в биомассу бентоса вырос с 21 до 35 %, в то время как на контрольном створе - лишь с 11 до 17 %. Высказано предположение, что рост плотности и биомассы плоского морского ежа Echinarachnius parma на полигоне установки платформы может быть связан со снижением численности его хищников - камбал.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об отсутствии выраженного техногенного влияния в целом для полигона платформы и о локальном воздействии в пределах контрольного створа, что главным образом связано с перемещением грунтов и разрушением мест обитания организмов и выразилось в уменьшении плотности бентоса и изменении соотношения биомасс ведущих фаунистических групп.

Литература

1. Путин В.В. Минерально-сырьевые ресурсы в стратегии развития Российской федерации Россия в окружающем мире: 2000 (Аналитический ежегодник).

Москва: Изд-во МНЭПУ, 2000. С. 18-23.

2. Нефть и газ Сахалина (обзор). Спец. Предложение к жур. Нефтяная вертикаль. Южно-Сахалинск. 1998. 208с.

3. Lapko V.V., Radchenko V.I.. Sea of Okhotsk Marine Pollution Bulletin. 2000.Vol.

41, 179-187.

4. Правила охраны от загрязнения прибрежных вод морей. Москва, 1984. 108 с.

5. Руководство по методам биологического анализа морской воды и донных отложений Л.: Гидрометеоиздат. 1980, 191 с.

6. Statistical analysis and interpretation of marine community data. Reference methods for Marine Pollution Studies. UNEP. 1995.№ 64.

7. Отчет о результатах экологического мониторинга на Пильтун-Астохской

площади в 1998 г. Владивосток: ДВНИГМИ. 1999.

8. Белан Т.А., Олейник Е.В. Состав, распределение и современное состояние бетоса на Пильтун-Астохской нефтегазоносной площади. Труды ДВНИГМИ, 2000. Вып. 3. С. 166-177.

9. Отчет о результатах морских экологических исследований на Пильтун-Астохском месторождении в 1999 г. Южно-Сахалинск: СахУГМС. 2000.

10. Отчет о результатах экологического мониторинга на Пильтун-Астохской

площади в 2000 г. Владивосток: ДВНИГМИ. 2001.





1 2
© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.